Názory k článku
Bezvláknová optika (2)

Koukam na to sice jako suva z nudli, ale moc diky za tenhle obzory rozsirujici serial. Jen si rikam, jak to vsechno vlastne muze fungovat ;-).

Vážený pane Kulhavý,
chci se zeptat na volbu vstupní impedance předzesilovače pro fotodiodu. Kdysi jsem dělal jako diplomku optické měřicí přístroje. Tam, kde se žádá přesný převod světla na proud a rychá odezva, se k fotodiodě používal předzesilovač s malým vstupním odporem, takže dioda pracovala jako hradlová fotonka téměř do zkratu. Nízký vstupní odpor se dosáhl zápornou zpětnou vazbou. Tím se také omezí vliv velké kapacity diody. Chápu, že fotodioda má velký výstupní odpor, a proto je kvůli šumovému přizpůsobení vhodné použít FET, který má velký vstup. odpor. Kapacita přechodu diody+kapacity přívodů+kapacita hradla musí spolu s velkými odpory tvořit integrační RC člen, který podstatně zhorší přenos vf signálů, a obdélníky přetvaruje do trojúhelníků. Zesilovač málo šumí a je dobře šumově přizpůsoben, ale kapacita stejně signál zeslabila, takže šum předzesilovače se dost projeví. Zeslabení vyšších kmitočtů sice lze částečně vyrovnat korekcemi v dalších stupních, ale jen pokud signál není příliš zeslaben a zašuměn. Korekce, zesilující vyšší frekvence, zesilují i šum. Vůbec mne překvapuje, že Ronja funguje na 10 MHz, když vstup zesilovače je vysokoimpedanční. Zapojení jsem nezkoušel ani podrobně nepřepočítával, spíše se ptám, zda jste vůbec počítal nebo zkoušel, zda není lepší použít buď předzesilovače se středním nebo malým vstup. odporem. Ze zkušeností i teorie vím, že neladěné širokopásmové vysokoimpedanční obvody špatně přenášejí vf signály i obdélníky se strmými hranami, protože parazitní kapacity nejde snížit pod několik pF.
Částečně to lze kompenzovat různými korekčními články. Třeba vliv kapacity na vstupu kompenzovat indukčností v sérii s odporem, napájejícím diodu(vytvořit tak silně tlumený LC obvod s Q menším než 1).
Předem děkuji za bližší vysvětlení otázek vstupní impedance, šíře pásma a šumu. Přeji mnoho úspěchů při konstrukci optických pojítek.

Ing. Petr Jeníček

Da se tam co nejvyssi vstupni impedance aby to co nejmin sumelo. Vznikla integrace se odstrani derivaci nekde v dalsim stupni. Nizsi vstupni impedanci jsem zkousel a melo to tretionovy dosah.

Ještě poznamenávám, že výstupní impedance fotodiody na 10 MHz, včetně reaktance její kapacity přechodu (jednotky pF), je několik kiloohmů. Proto i pro dobré šumové přizpůsobení by podle mne byl vhodný předzesilovač se vstupní impedancí odporového charakteru o velikosti několik kiloohmů, tj. nízkošumový bipolární tranzistor, nebo integrovaný zesilovač. Ideální by bylo, kapacitní reaktanci vyvážit induktivní reaktancí. Aby se po připojení cívky nezúžilo příliš přenášené pásmo, stejně by bylo nutno vzniklý laděný obvod silně zatlumit užitečným zatížením, tj. vstupním odporem předzesilovače řádově několik kiloohmů.

Petr Jeníček

Kdysi jsem potreboval zesilovat nizkofrekvencni signal PIN diody, ktera musela byt zapojena naprazdno kvuli linearite prevodni charakteristiky. Jak jsem se docetl, Rvyst ~ 10^9 a parazitni kapacita ~pF, tak jsem jako zesilovac pouzil operak MAC355 s tou PIN diodou primo zapojenou mezi vstupy. Jelikoz MAx355 ma na zacatku JFETy, ma Rvst~10^12, dioda nebyla zatizena. Zapornou zpetnou vazbu jsem zvysoval az nekam k R=10G pro maximalni zesileni. Kmitalo to na ~10MHz, nakonec jsem sazel mezi vstupy a zem C ~ 1nF, cimz se to cely dost zpomalilo. Muselo to bejt ve stineny kleci s hladkym napajenim ~ 20mA, +-6V. Slo s tim merit osvetleni od 6 luxu (bez optiky), detekovat tak 4 luxy. Kdovi, jak by se to chovalo, kdyby se ta zaporna zpetna vazba udelala s nejakou frekvencni charakteristikou. Ani nevim, jestli ten MAC355 by na to byl dost rychlej.
Jsem jenom bastlic, tak se mi moc nesmejte... :)

opravdu pocet fotonu dopadajici na prijimac klesa s druhou mocninou vzdalenosti? prece pri pouziti napriklad laseru nebo i opticky uzpusobenemu zareni z led alespon do nejakehosi paprsku musi teto pokles byt mensi

toto plati pro izotropni zdroj typu svicka, zarovka, slunicko - urcite ne pro laser apod.
K

Kdyz je videt zdroj pod vetsim uhlem nez je divergence zdroje tak ne, ale tady se pohybujeme na kilometru a podobne, kde to uz davno neplati, takze s velkou presnosti se to tak chova.

ano i to klesa s druhou mocninou vzdalenosti (samozrejme krat nejaka mala konstanta, ale charakter je dany tim, ze i laser se (malo sice, ale prece) rozbiha. Pokud se laser na 1 km rozptyli o 1 mm (vymyslim si cisla), tak se na 2 km rozptyli o 2 mm a ozarena plocha je umerna druhe mocnine prumeru kruhu ..

Tim vystrelovym sumem mate na mysli shlukovani fotonu (bunching) v chaotickem svetle?
V pripade ze ano, ma to takovy vliv na kvalitu prenosu?
K

Ne, tim myslim vystrelovy sum, ktery je slabsi. To o cem mluvite je vlastnosti termalnich zdroju svetla a co jsem se ted o tom docetl, tak je to dodatecna modulace vysvetlitela klasickou teorii svetla. Predpokladam ze ta modulace je zavisla na tom jak je zdroj ostry, protoze kdyz je napriklad zatazeno, secte se mnoho svetel z nichz kazde urazilo jinak dlouhou drahu, a sum v pasmu 10MHz se se mel spolehlive znicit. Jak je to pri prime expozici Slunci netusim ale zase si myslim, ze casti slunce jsou od sebe tak vzdalene, ze se to na 10MHz vynici. Jinak to muze byt v laboratori s malymi zdroji.

Laserove svetlo ma take vystrelovy sum.

Pak jeste existuje neklasicke svetlo ktere se da vyrobit v malem mnozsvi hranim si s nejakymi downkonverznimi krystaly, a nelze ho popsat Maxwellem (je treba kvantovka a porusuje to tam Bellovu nerovnost), ale tezko budeme presvedcovat Slunicko, aby nam na nej preslo, ze my si tu chceme komunikovat na vetsi dalku :)

OK ale co je tedy puvodcem toho sumu? (Mimochodem Slunce je taky term. zdroj :)
Bunching urcite nelze vysvetlit klasickou teorii svetla (Maxvell) nebot se jedna se jedna o samotne fotony a takovy pojem klasicka elmag. teorie nezna.]
O nejaky pristup se snazi semiklasicka teroie koherence, ale korektni pocty jsou az v kv. teorii koherence.

Pak jeste existuje neklasicke svetlo ktere se da vyrobit v malem mnozsvi hranim si s nejakymi downkonverznimi krystaly, a nelze ho popsat Maxwellem

myslite urcite korelovane (entanglovane) pary treba typu |phi>=1/N*[|0>|1>-|1>|0>] Ty se uzivaji napr. pro kvantovou kryptografii (mimochodem Bellovy nerovnosti by mely byt v mnoznem cisle :) Ono jich je cela rada...)

Neklasickych svetel si muzete vyrobit spoustu druhu a neni treba cerpat hned krystaly pro vznik ent. paru.
K

Puvodem toho sumu je ze ty fotony tam chodej na sobe nezavisle. Nejaky moc hluboky vyznam v tom asi hledat nema smysl, proc kvantovka funguje taky nikdo nevi, akorat se vi, ze to v tech a tech pripadech popisuje skutecnost.

Udajne na CNetu (a na technet.cz to prelozili) psali o nejake nove prevratne c~oc~ce pro opticke komunikace. Cena zatim neni znama, vyroba se teprve rozebehne. Treba by to bylo lepsi reseni ....