光通信技術(shù)在潛艇武器系統(tǒng)中的應(yīng)用
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3)光譜特性
對(duì)于高速光纖通信系統(tǒng)，光源的光譜特性成為制約系統(tǒng)性能的至關(guān)重要的參數(shù)指標(biāo)，它影響了系統(tǒng)的色散性能，需要仔細(xì)考慮。
4)接收機(jī)的靈敏度
用滿足給定的誤碼率(如10-9)指標(biāo)條件下可靠工作所需要的最小平均光功率pmin(mw)來表示。工程上光接收機(jī)的靈敏度常用光功率相對(duì)值來表示，單位是分貝毫瓦(dBm)。二者的推算關(guān)系為：
(2)式中：Pmin單位為W，S的單位即為dBm。當(dāng)入射光功率P大于Pmin時(shí)，系統(tǒng)的誤碼率BER10-9，能可靠地工作。當(dāng)入射光功率小于Pmin時(shí)，誤碼率較大，不能正常工作?？梢娔骋还饨邮諜C(jī)能在最低的入射功率下，達(dá)到同樣的指標(biāo)，該接收機(jī)靈敏度就比較高。
5)接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍
是在保證系統(tǒng)的誤碼率指標(biāo)要求下，光接收機(jī)最低輸入光功率Pmin和最大允許光功率Pmax的變化范圍。這個(gè)范圍用D表示，一般在工程上用二者(用dBm描述)之差來表示。其表示了光接收機(jī)對(duì)信號(hào)的適應(yīng)能力，數(shù)值越大越好。
(3)之所以要求光接收機(jī)有一個(gè)動(dòng)態(tài)范圍，是因?yàn)楣饨邮諜C(jī)的輸入信號(hào)不是固定不變的，為了保證系統(tǒng)正常工作，光接收機(jī)必須具備適應(yīng)輸入信號(hào)在一定范圍內(nèi)變化的能力。低于這個(gè)動(dòng)態(tài)范圍的下限(即靈敏度)，將產(chǎn)生過大的誤碼；高于這個(gè)動(dòng)態(tài)范圍的上限，在判決時(shí)亦將造成過大的誤碼。顯然一部好的光接收機(jī)應(yīng)有較寬的動(dòng)態(tài)范圍。
2．3 光通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中需關(guān)注的幾個(gè)方面
1)工作波長(zhǎng)的確定
長(zhǎng)距離大容量的系統(tǒng)，則選用長(zhǎng)波長(zhǎng)的傳輸窗口，即1 310 nm和1 550 nm，因?yàn)檫@兩個(gè)波長(zhǎng)區(qū)具有較低的損耗和色散。另外還要注意所選用的波長(zhǎng)具有可供選擇的相對(duì)器件。
2)光纖的選擇
光纖有單模和多模光纖，每種都有階躍的和漸變折射率的纖芯分布。對(duì)于短距離傳輸和短波長(zhǎng)應(yīng)用，可以用多模光纖。但長(zhǎng)波長(zhǎng)傳輸一般使用單模光纖。目前可以選用的單模光纖有G．652,G．653，G．654，G．655等。G．652對(duì)1 310 nm波段是最佳選擇，G653只適用于1 550 nm波段，對(duì)于WDM系統(tǒng)，G．655和大有效面積光纖是最合適。另外，光纖的選擇也與光源有關(guān)，LED與單模光纖的耦合率最低，所以LED一般適合于多模光纖，但近年來的1 310 nm的邊發(fā)光二極管與單模光纖的耦合取得了進(jìn)展。另外，對(duì)于傳輸距離為數(shù)百米的系統(tǒng)，可以用塑料光纖配以LED。
3)光檢測(cè)器的選擇
選擇光檢測(cè)器需要看系統(tǒng)在滿足特定誤碼率的情況下所需的最小接收光功率，即接收機(jī)的靈敏度，此外還要考慮檢測(cè)器的可靠性、成本和復(fù)雜程度。PIN比APD結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，溫度特性更穩(wěn)定，成本低廉。正常情況下，PIN的偏置電壓低于5 V。但是若要檢測(cè)極其微弱的信號(hào)，還需要靈敏度較高的APD或PIN-PET等。
4)光源的選擇
選擇LED還是LD，需要考慮一些系統(tǒng)參數(shù)，比如色散、誤碼率、傳輸距離和成本等。LED輸出頻譜的譜寬比LD寬得多，這樣引起的色散較大，使得LED的傳輸容量(碼速距離積)較低，限制在2 500 Mb?s-1?km以下(1 310 nm)；而LD的譜線較窄，傳輸容量可達(dá)500 Gb?s-1?km以下(1 550 nm)。典型情況下，LD耦合進(jìn)光纖中的光功率比LED高出10 dB～15 dB，因此會(huì)有更大的無中繼傳輸距離。但是LD的價(jià)格比較昂貴，發(fā)送電路復(fù)雜，并需要自動(dòng)功率和溫度控制電路。而LED價(jià)格便宜，線性好，對(duì)溫度不敏感，線路簡(jiǎn)單。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/157741.htm
3 潛艇武器系統(tǒng)中的光纖通信系統(tǒng)還需解決的關(guān)鍵技術(shù)
1)低衰耗色散小的光纖的研制
眾所周知，光纖傳輸系統(tǒng)一般采用1 310 nm和1 550 nm窗口作為傳輸信號(hào)。對(duì)于一般光纖1 310 nm典型值為：窗口的衰減為0．3 dB／km～0．4 dB／km，色散系數(shù)為Ops／nm-km～3．5 ps／nm-km；1 550 nm窗口的衰減為0．19 dB／km～0．25 dB／km，色散系數(shù)為15 ps／nm-km～20 ps／nm-km。可以看出衰減小的窗口，色散系數(shù)大，衰減大的窗口，色散系數(shù)小，因此研制出一種低色散、衰減小的光纖是非常必要的。
2)提高光纖的抗形變能力
由于武器的高速運(yùn)動(dòng)而引起的光纖導(dǎo)線的較大形變，會(huì)對(duì)信號(hào)的可靠傳輸產(chǎn)生較大影響，故在工程應(yīng)用中需要光纖有較強(qiáng)的抗形變能力。
3)提高光連接器的使用壽命，減小插入損耗
因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/潛艇">潛艇裝備都具有較高的使用頻率和較長(zhǎng)的使用壽命，這就對(duì)關(guān)鍵設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性提出了非常高的要求。對(duì)于光纖通信系統(tǒng)的關(guān)鍵部件――光纖連接器，要求其有較長(zhǎng)的使用壽命和較小的插入損耗，這也是急需解決的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。
4)大動(dòng)態(tài)范圍的可靠通信技術(shù)
由于武器在水中高速運(yùn)動(dòng)，隨著運(yùn)動(dòng)速度和海洋環(huán)境的變化，有可能對(duì)信號(hào)的傳輸產(chǎn)生較大的影響，這就對(duì)在較大動(dòng)態(tài)范圍下的信號(hào)傳輸提出了非常高的要求。
5)快速運(yùn)動(dòng)中的放線技術(shù)
利用武器運(yùn)動(dòng)過程中的拉力來實(shí)現(xiàn)光纖放線，可能導(dǎo)致光纖形變，帶來通信可靠性降低的問題。解決方法有：a)采用抗形變光纖，即對(duì)形變不敏感的光纖；b)在光纖外增加一層保護(hù)層，減少拉力對(duì)光纖形變的影響；c)改變放線方式，減小放線過程中的拉力。
4 結(jié)論
隨著關(guān)鍵技術(shù)的逐步解決，光纖通信技術(shù)在潛艇武器系統(tǒng)中應(yīng)用將成為現(xiàn)實(shí)，且優(yōu)越性將更加明顯。可以預(yù)見在不久的將來，光纖通信技術(shù)在潛艇武器系統(tǒng)中將有更大的應(yīng)用前景，同時(shí)由于潛艇武器系統(tǒng)采用光纖通信技術(shù)，其各方面的性能指標(biāo)也將會(huì)有一個(gè)較大的提高。
評(píng)論