Владо Дамьяновски - CCTV. Библия видеонаблюдения. Цифровые и сетевые технологии (1089174), страница 86
Текст из файла (страница 86)
Этотпорог гораздо выше, чем для обычного светодиода.Однако, после запуска индуцированного излучения,лазерный диод дает большую оптическую мощность иочень маленький угол рассеяния.Для передачи высоких частот и аналоговых сигналовважно, чтобы выходное излучение было линейносвязано с приложенным током возбуждения, а такжеимело широкую полосу.Со светодиодами в отношении линейности все нормально, однако не столь хорошо дела обстоят ввысокочастотной области (по сравнению с ЛД), хотявсе же передаваемая частота превышает 100 МГц, аэтого для видеонаблюдения более чем достаточно.Лазерные диоды могут легко давать частоты выше 1ГГц.Вышесказанное может быть проиллюстрированоаналогией, которую мы приводили при обсуждениимагнитной записи.
Представьте себе, что выходнойспектр светодиода или ЛД — это острые кончикикарандашей. В спектре светодиода будут карандаши сболее толстыми кончиками, а в спектре ЛД — сhttp://www.itv.ruРис. 10.42. Зависимость интенсивностисветовогоизлучения от силы тока для светодиодаITV— генеральный спонсор 2-го издания книги «CCTV. Библиявидеонаблюдения»32610. Средства передачи видеосигналаCCTVболее острыми. При помощи остро заточенного карандаша можно писать маленькие буквы и разместитьбольше текста на заданном пространстве, то есть сигнал, модулированный ЛД, будет содержать болеевысокие частоты.Однако, светодиоды дешевле, имеют более линейную характеристику и не требуют специальной управляющей электроники.
Светодиод 850 нм стоит около $10, а 1300 нм — около $100. Средний срок службы светодиодов чрезвычайно высок (106-108 часов).ЛД более дорогие, стоят от $100 до $15000. После перехода через пороговое значение, они дают прекрасную линейную характеристику. ЛД часто включают схему управления температурой, так как для нихочень важна операционная температура, а для выходной мощности необходима стабилизация обратнойсвязью. Несмотря на все это, у ЛД больше ширина полосы частот модуляции, более узкий несущийспектр, и они генерируют большую мощность.
Средний срок службы ЛД ниже, чем у светодиодов, но всеже довольно высок (105-107часов).Всеобщее внимание привлекли новые, недавно появившиеся светодиоды — суперлюминесцентныедиоды (СЛД). Технические характеристики СЛД лежат где-то между светодиодами и ЛД.Для видеонаблюдения светодиоды — достаточно хорошие источники света. ЛД чаще используются вмногоканальных широкополосных мультиплексорах, а также в случае протяженных линий из одномодового стекловолокна.Фотодетекторы в волоконной оптикеУстройства, принимающие оптический сигнал на другом конце оптоволоконного кабеля, называютсяфотодиодами.
В большинстве своем — это действительно тот или иной тип диода.Основные группы используемых в волоконной оптике фотодиодов:О P-N фотодиод (PNPD) ОPIN фотодиод (PINPD) ОЛавинный фотодиод (APD)P-N фотодиод похож на обычный кремниевый P-N диод, чувствительный к инфракрасному свету. Основные его характеристики — низкая чувствительность и большое время нарастания сигнала.PINPD — это модифицированный P-N фотодиод с внутренним слоем между Р- и N-типами кремния.Характеризуется высокой чувствительностью и малым временем нарастания сигнала.Лавинный диод аналогичен PINPD, но имеет одно преимущество — почти каждый падающий на негофотон дает более одной пары электрон/дырка в результате внутренней цепной реакции (лавинныйэффект).
Лавинный диод более чувствителен, чем PINPD, но дает больше шума.Все эти базовые устройства комбинируются с каскадами усиления и «трансимпеданса» (усилитель,управляемый током), которые усиливают сигнал до требуемого уровня напряжения/тока.Частоты передачи в волоконной оптикеЗатухание сигнала в оптоволоконном кабеле зависит от свойств материала и от внешних воздействий.Эффекты, обусловленные влиянием материала:О Рэлеевское рассеяние, вызванное неоднородностями в стекловолокне, размеры которых малы посравнению с длиной волны. На 850 нм затухание за счет рэлеевского рассеяния может достигать1.5 дБ/км, на 1300 нм эта величина меньше — 0.3 дБ/км, а на 1550 нм еще меньше — 0.15 дБ/км.О Поглощение.
Поглощение происходит в том случае, если в волокне присутствуют гидроксильныеионы и/или ионы металлов. Поглощение сказывается на ослаблении сигнала гораздо меньше, чемрэлеевское рассеяние, и ответственно за 0.2 дБ/км.«CCTVФокус» — журнал по системам видеонаблюдения и охранному телевидениюhttp://www.cctvfocus.ruCCTV10. Средства передачи видеосигнала327Рис. 10.43. Окна в волоконной оптикеВнешние воздействия, приводящие к ослаблению сигнала:О Микроизгибы. Возникают из-за недостаточной точности изготовления кабеля — неоднородностиволоконного кабеля по длине. Это может дать несколько дБ/км. О Геометрия стекловолокна. Как ипредыдущий пункт, но чаще из-за плохого контроля за диаметромпри вытяжке кабеля.На приведенном ниже графике демонстрируется очень важный факт: при передаче сигнала пооптоволоконному кабелю различные длины волн (частоты) ослабляются в разной степени.Частотные зоны, сосредоточенные вокруг вертикальных штриховых линий, называются окнамиволоконной оптики. Всего их три:О Первое окно на 850 нмО Второе окно на 1300 нмО И третье окно на 1550 нм.Первое окно на самом деле не дает минимального ослабления (в сравнении с более высокими частотами), но именно эта частота была впервые использована в оптической связи.
Созданные для этой частоты светодиоды были достаточно эффективны и просты в изготовлении.Все же это самая подходящая длина волны и самый дешевый способ передачи сигналов на короткиерасстояния — как в случае видеонаблюдения.Все чаще в видеонаблюдении используется длина волны 1300 нм. Эту длину волны предпочитают в профессиональной телекоммуникации, а также в системах видеонаблюдения с протяженными линиямипередачи, где высокие цены на источники света не являются доминирующим фактором.
Потери на этойчастоте гораздо ниже — это тоже видно из графика. Разница в ослаблении сигнала между 850 нм и1300 нм составляет примерно 2-3 дБ/км.Длина волны 1550 нм дает еще меньшие потери, и системы будущего ориентируются именно на это окно.http://www. itv.ruITV— генеральный спонсор 2-го издания книги «CCTV. Библиявидеонаблюдения»32810. Средства передачи видеосигналаCCTVПриведем для иллюстрации значение типичного ослабления сигнала в многомодовом оптоволоконномкабеле 62.5/125 мкм с источником света 850 нм — оно составляет менее 3.3 дБ на километр.
Если сэтим же стекловолокном использовать источник в 1300 нм, то ослабление составит менее 1 дБ. Следовательно, можно получить большую протяженность линии с тем же оптоволоконным кабелем,лишь заменив источник света. Это особенно полезно в случае аналогового сигнала, каковым иявляется видеосигнал.Если с кабелем 62.5/125 мкм использовать источник 850 нм, то можно протянуть линию, по меньшеймере, на пару километров, чего обычно вполне достаточно для системы видеонаблюдения.
Большуюпротяженность можно получить, если использоватьмногомодовое волокно с плавным профилем, а еслипри этом взять еще и источник 1300 нм (вместо850 нм), то линия может стать еще длиннее.Самая длинная линия связи получится с одномодовым оптоволоконным кабелем и источниками светав 1300 нм и 1550 нм.Типичное ослабление для источника 1300 нмсоставляет менее 0.5 дБ/км, для 1550 нм — менее0.4 дБ/км.Рис. 10.44. Оборудование для сваркиПассивные компонентыКроме вышеупомянутых фотодиодов и детекторов,которые относятся к активным устройствам, всистемах волоконной оптики используются ипассивные компоненты.Это:О Спайки: постоянное или полупостоянное сращение волокон.О Разъемы: позволяют повторно подсоединятьили отсоединять кабели.О Ответвители (coupler): устройства, распределяющие оптическую мощность между двумяили более волокнами или наоборот, объединяющие оптическую мощность несколькихволокон в одно.О Коммутаторы: устройства, перераспределяющие оптические сигналы под ручным илиэлектронным контролем.волокнаРис.
10.45. ST-разъем и точкаСращивание оптическихволокон сваркойСварное соединение волокон часто осуществляетсяпод микроскопом. Результат обычно получаетсяхорошим, но оборудование может оказаться оченьдорогим.механическогосращиванияРис. 10.46. Механическое сращивание«ССTV Фокус» — журнал по системам видеонаблюдения и охранному телевидениюhttp://www.cctvfocus.ruCCTV10. Средства передачи видеосигнала329Процедура сращивания (сварка) оптических волокон состоит из очистки волокна, расщепления и помещения двух волокон в монтажный блок.Точность позиционирования улучшается, если использовать микроскоп, который обычно являетсячастью устройства. После выравнивания положения волокон, они свариваются при помощи дуговогоразряда.
Этот процесс отслеживается, и если соединение получилось неудовлетворительным, топроцесс повторяется.Потери в местах сращивания невелики и обычно составляют порядка 0.1 дБ.Механическое сращиваниеПожалуй, это наиболее распространенный метод сращивания волокон, так как при этом используютсянедорогие инструменты, а результат получается довольно неплохим.Волокна выравниваются механическим образом относительно поверхности и (обычно) «сажаются» наэпоксидную смолу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
