стабилизированный оптический передатчик

Формула изобретения

СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ОПТИЧЕСКИЙ ПЕРЕДАТЧИК, содержащий ключ, источник питания, лазерный диод, оптически связанный с фотодиодом, а также источник опорного сигнала и блок сравнения, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно фотодиода и источника опорного сигнала, а выход подключен к управляющему входу ключа, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности мощности оптического излучения и экономичности, введены дроссель и диод, причем диод включен между выходом ключа и первой шиной источника питания встречно с источником питания, вторая шина источника питания соединена с сигнальным входом ключа, последовательно соединенные дроссель и лазерный диод включены встречно параллельно диоду.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оптической связи и может быть использовано, в частности, в переносных измерителях затухания оптического волокна в волоконно-оптических системах связи.

Известен стабилизированный оптический передатчик который содержит лазерный диод (ЛД), оптический выход которого является выходом устройства, оптически связанный с ЛД фотодиод (ФД), диод, ключ, шины источника питающего напряжения (ИПН), источник опорного сигнала (ИОС), блок сравнения (БС) (в частности преобразователь фототок-напряжение), к входам которого подключены ФД и ИОС, а также интегратор и управляющие транзисторы.

Недостатком известного устройства является низкая экономичность, поскольку значительная часть мощности (от 50 до 75%) рассеивается на регулирующем транзисторе, а экономичность является существенным параметром для переносных приборов с автономным питателем.

Целью изобретения является повышение стабильности мощности оптического излучения. Это достигается тем, что в стабилизированный оптический передатчик, содержащий ЛД, оптический выход которого является выходом устройства, ФД, оптически связанный с ЛД, диод, ключ, ИПН, ИОС и БС, к входам которого подключены ФД и ИОС, введен дроссель, причем диод включен последовательно с ключом между полюсами ИПН в обратном, по отношению к ИПН направлении, последовательно соединенные ЛД и дроссель включены встречно-параллельно диоду, БС выполнен с гистерезисом, его выход соединен с управляющим входом ключа.

Сопоставительный анализ позволяет сделать вывод, что предложенное устройство отличается от прототипа тем, что в него введен дроссель, причем диод включен последовательно с ключом между полюсами ИПН в обратном по отношению к ИПН направлении, последовательно соединенные ЛД и дроссель включены встречно параллельно диоду, БС выполнен с гистерезисом, его выход соединен с управляющим входом ключа. Таким образом, предложенное техническое решение соответствует критерию "Новизна".

Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемом устройстве и признать его соответствующим критерию "Существенные отличия".

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит лазерный диод (ЛД) 1, фотодиод (ФО) 2, блок 3 сравнения (БС), источник 4 опорного сигнала (ИОС), источник 5 опорного питания, ключ 6, дроссель 7, диод 8. Оптический выход ЛД 1 является выходом устройства ЛД 1 и ФД 2 связаны оптически, ФД 2 и ИОС 4 подключены к входам БС 3, диод 8 включен последовательно с ключом 6 между ИПН 5 в обратном направлении, последовательно соединенные ЛД 1 и дроссель 7 включены встречно-параллельно диоду 8, выход БС 3 соединен с управляющим входом ключа 6.

Устройство работает следующим образом.

В момент включения ИПН 5 ток, протекающий через ЛД 1, равен нулю, фототок ФД 2 также равен нулю, при этом потенциал с выхода БС 3 отпирает ключ 6. В замкнутой цепи, состоящей из ИПН 5, ключа 6, дросселя 7, ЛД 1 протекает нарастающий ток, возбуждающий ЛД 1. ФД 2 под воздействием излучения ЛД 1 генерирует фототок, который нарастает пропорционально мощности излучения ЛД 1 до первого порогового значения, определяемого суммой сигнала ИОС 4 и гистерезиса БС 3. В момент достижения фототоком величины первого порогового значения БС 3 опрокидывается и запирает ключ 6. В замкнутой цепи, состоящей из ЛД 1, дросселя 7 и диода 8, течет спадающий ток, соответственно спадают излучаемая ЛД 1 мощность и фототок ФД 2. Фототок уменьшается до второго порогового значения, определяемого разностью сигнала ИОС 4 и гистерезиса БС 3, после чего БС 3 вновь опрокидывается, отпирает ключ 6 и т.д., таким образом в устройстве возникает автоколебательный процесс. Мощность излучаемого ЛД 1 оптического сигнала будет пульсировать возле среднего (стабилизируемого) значения, определяемого сигналом ИОС 4, амплитуда пульсаций определяется величиной гистерезиса БС 3.

ИОС 4 может быть выполнен в виде источника опорного напряжения (как в прототипе) либо в виде источника опорного тока. В первом случае БС 3 должен включать в себя преобразователь фототок-напряжение, преобразующий фототок ФД 2 в напряжение, и компаратор напряжений с гистерезисом, входы которого соединены с выходами источника опорного напряжения и преобразователя фототок-напряжение, а выход - с управляющим входом ключа 6. Во втором случае БС 3 представляет собой компаратор токов с гистерезисом.

Предлагаемое устройство, по сравнению с прототипом, более экономично, КПД как отношение мощности, рассеиваемой ЛД 1, к потребляемой от ИПН 5 мощности составляет 75-85% в прототипе 20-25%. Более высокая экономичность обусловлена работой управляющего элемента - ключа 6 в ключевом режиме и накоплением энергии в дросселе 7. Ток, отдаваемый ИПН 5 при открытом ключе 6, достигает максимальной величины - тока накачки ЛД 1, а при закрытом ключе 6 равен нулю. Его средняя величина в 2-3 раза меньше тока накачки ЛД 1, а в прототипе ток, потребляемый от источника питания, равен току накачки.