optičkog   vlakna   kao   prenosnog   medijuma.   Oni   se   mogu   konstruisati   kao   sistemi   sa
intenzitetskom   modulacijom   i   direktnom   detekcijom   (IM-DD),   ili   koherentni   optički
telekomunikacioni sistemi. Kod IM-DD sistema optički signal se intenzitetski moduliše korisnim
signalom, a u prijemniku optički signal direktno pada na fotodiodu. Ovi sistemi se koriste za
velike kapacitete (veće od nekoliko desetina Gb/s) i velika rastojanja (od preko 15000km). Kod
koherentnih optičkih telekomunikacionih sistema prijemnik sadrži lokalni laser u sklopu fazne
petlje. Kod ovih sistema signal može da bude amplitudno, frekventno ili fazno modulisan, a
mogu se iskoristiti i polarizacione pojave za modulaciju korisnog signala. Više faktora negativno
utiče na kvalitet prenosa, a jedan od najznačajnijih su svakako smetnje. Smetnje kod IM-DD
sistema mogu se pojaviti u optičkom predajniku, optičkom vlaknu i optičkom prijemniku i njihovi
uzroci su različiti. U optičkom predajniku pojavljuju se razne vrste šumova i interferencija. Jedan
od šumova koji se javlja je aditivni šum lasera koji ima Gausovu gustinu verovatnoće. Laser
može biti i uzrok i faznog šuma koji predstavlja najznačajniju smetnju kod koherentnih optičkih
telekomunikacionih sistema. Obe ove vrste šumova nastaju zbog spontane emisije laserskog
zračenja.   Na   krajevima   fotodiode   u   prijemniku   optičkih   telekomunikacionih   IM-DD   sistema
pojavljuje   se   kvantni   šum.   Amplitudne   vrednosti   kvantnog   šuma   mogu   se   pod   određenim
uslovima aproksimirati i Gausovim slučajnim procesom. Varijansa slučajnog procesa kvantnog
šuma u ovom slučaju srazmerna je intenzitetu svetlosti. Značajne smetnje kod IM-DD sistema
su termički šumovi koji se pojavljuju na otpornicima u prijemniku. Šumovi se takođe javljaju na
ulazu   u     prijemnik.   Analize   su   pokazale   da   ovaj   šum   ima   Gausovu   gustinu   raspodele
verovatnoće. Uticaj smetnji koje se javljaju na ulazu u sistem razmatran tako što je uslovna
gustina verovatnoće usrednjavana po odgovarajućim parametrima [3].

2. MODULACIJA

Da bi se prenele informacije putem optičkog komunikacionog sistema potrebno je da se

moduliše   neka   osobina   svetlosti   informacionim   signalom.   Ova   osobina   može   biti   intenzitet,
frekvencija,   faza   ili   polarizacija,   bilo   digitalnog   ili   analognog   signala.   Izbori   su   označeni
karakteristikama   optičkih   vlakana,   raspoloživim   izvorima   i   optičkih   detektora,   kao   i
performansama celokupnog sistema. Međutim, u ovom trenutku u optičkim komunikacionim
sistemima   se   javlja   tendencija   ka   nekoj   vrsti   modulacije   intenziteta   optičkih   izvora,   kada
govorimo o praktičnim sistemima.

Iako je mnogo napora utrošeno, i značajan uspeh je postignut u oblasti koherentnih

optičkih komunikacija, za široku primenu ovakvih sistema biće potrebno još vremena.
Zbog toga intenzintetska modulacija optičkog izvora i anvelope i direktne detekcije na optičkom
prijemniku verovatno će ostati glavna modulaciona strategija u budućnosti. Ovakva modulacija
se može lako implementirati zajedno sa optičkim izvorima koji se trenutno primenjuju (LED i
LASER-i). Ovi uređaji mogu biti direktno modulisani jednostavnim varijacijama svojih izvornih
struja po stopama od nekoliko GHz. Ovakva direktna modulacija optičkog izvora je
zadovoljavajuća za mnoge opsege modulacija koji su trenutno u upotrebi.

Međutim, postoji veće interesovanje za uređajima sa integrisanim fotonima gde se

koriste spoljni optički modulatori u cilju postizanja većeg propusnog opsega, kao i zbog
korišćenja optičkih pojačavača i nekih drugih vrsta lasera (npr. IAG laser) koji ne može biti
direktno modulisan na visokim frekvencijama [1].

Spoljni optički modulatori su aktivni uređaji koji mogu prvenstveno da se koriste da

modulišu ili frekvenciju ili fazu svetlosti, ali se mogu koristiti i za vremensko multipleksiranje
signala.

Intenzitetska modulacija se može koristiti i kod digitalnih i kod analognih signala.

Analognu intenzitetsku modulaciju je obično lakše primeniti, ali mana je to što ona zahteva
relativno veliki odnos signal-šum i stoga teži da bude ograničena na relativno uzak propusni
opseg pa se može primeniti na relativno kratke distance. Digitalna intenzitetska modulacija
daje bolju otpornost na šum, ali zahteva šire propusne opsege. Zato je za idealan prenos
optičkim vlaknima neophodno da propusni opseg bude veliki. Zbog toga se u ovom trenutku, za
prenos na srednjim ili velikim distancama najviše koristi digitalna intenzitetska modulacija.

2.1. ASK modulacija

Značajna prednost korišćenja tehnika koherentne detekcije je da se i amplituda i faza

dobijenog optičkog signala može detektovati i izmeriti. To otvara mogućnost slanja informacija
modulišući amplitudu, ili fazu, ili frekvenciju optičkog nosača, tako da imamo amplitudsku, faznu
i frekvencijsku modulaciju.

Električno polje povezano sa optičkim signalom se može napisati kao

(t) =

(t)cos[ω

t+φ

(t)].

Kod ASK, amplituda A

je modulisana dok su ω i φ

konstanti. Za binarne digitalne

modulacije, amplituda uzima jednu od dve fiksne vrednosti u zavisnosti da li se prenosi 1 ili 0.
Najpraktičnija situacija je kada je podešen na nulu tokom prenosa 0 bita. To je onda on-off AM
i identična je sa modulacionim šemama koje se obično koriste za nekoherentne digitalne
sisteme. AM kod koherentnih sistema se razlikuje od sistema direktne detekcije (optički niz bita
može biti generisan direktno LED diodama ili poluprovodničkim laserom) po tome što je spoljna
modulacija neophodna.

Razlog iza ove potrebe je povezan sa promenama faze koje se javljaju kada se

amplituda   menja   modulisanjem   struje   primenjene   na   poluprovodničkom   laseru.   Za   IM/DD
sisteme   ovakve   nenamerne   promene   faze   se   ne   vide   od   strane   detektora   (pošto   detektor
reaguje samo na optičku snagu) i nisu od velikog značaja. Situacija je potpuno drugačija u
slučaju koherentnih sistema, gde odgovor detektora zavisi od faze primljenog signala. I za
primenu AM  koherentni sistemi zahtevaju  da faza ostane skoro konstantna. To se postiže tako
što je poluprovodnički laser stalno na konstantnoj struji a izlaz se moduliše pomoću eksternog
modulatora. Pošto svi spoljni modulatori imaju neke umetnute gubitke, svaki put kada se koriste
dolazi do pada snage, koji se može svesti na ispod 1 dB za monolitske integrisane modulatore.

Najčešće korišćeni eksterni modulator koristi LiNbO3 talasovode u Mach-Zehnder (MZ)

konfiguraciji. Učinak spoljnih modulatora se računa preko on-off odnosa (takođe naziva odnos
gašenja) i propusnog opsega modulacije. Modulatori sa elektro apsorpcijom, napravljeni
korišćenjem poluprovodnika, često dobijaju prednost jer ne zahtevaju upotrebu interferometra i
mogu se monolitski integrisati sa laserom [2].