2012 » Май » 4
оптико волоконные линии связи

оптико волоконные линии связи


оптико волоконные линии связи

оптико волоконные линии связи, Журнал Радио 6 номер 1998 год. СВЯЗЬ: СРЕДСТВА И СПОСОБЫ
ЦЫФРОВАЯ СВЯЗЬ
ПРИОРИТЕТЫ В РАЗВИТИИ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЙ СВЯЗИ
Окончание. Начало см. в "Радио", 1998, ╧5

В настоящее время наиболее перспективным видом сглаживающего фильтра представляется фото индуцированная длиннопериодная решетка показателя преломления. Такие решетки могут устанавливаться не только в каждом усилителе, но и после нескольких устройств для выравнивания амплитудной неоднородности сигналов, накопившейся в результате каскадного усиления.

Другая проблема использования эрбиевого волоконного усилителя в системах со спектральным уплотнением каналов состоит в том, что как коэффициент усиления, так и его спектр зависят от суммарной мощности усиливаемых сигналов. Это означает, что характеристики усиления могут меняться при выключении части спектральных каналов либо при их выводе из общего тракта на промежуточных терминалах. Для устранения этого недостатка предложено использование так называемых "запертых" усилителей. Такие усилители дополнительно снабжаются двумя Брэгговскими решетками, формирующими резонатор лазера с длиной волны, не попадающей в диапазон, где передается информация, В то же время эта длина волны находится в контуре усиления эрбиевого волоконного усилителя, например 1,51 мкм. Интенсивность генерации в этом волоконном лазере зависит от суммарной интенсивности сигналов на других длинах волн, так что при ее уменьшении интенсивность генерации возрастает, используя образовавшийся избыток мощности оптической накачки, и не позволяет возрасти коэффициенту усиления для сигналов, несущих полезную информацию.

Понятно, что количество спектральных каналов в волоконно-оптической линии связи зависит не только от общей спектральной ширины, но и от частотного расстояния между каналами. Рассмотрим другие элементы линии, определяющие эту характеристику, в частности источники сигналов.

В качестве источника сигнала в настоящее время используются полупроводниковые лазеры на квантово-размерных структурах. Для систем со спектральным уплотнением каналов их наиболее критичными параметрами являются стабильность длины волны излучения и ширина линии. В последние годы для улучшения этих параметров применяется внешний резонатор, представляющий собой Брэгговскую решетку с коэффициентом отражения до 10% , записанную на волоконном выводе полупроводникового лазера. Длина волны отражения решетки попадает в спектр люминесценции лазера. В такой конфигурации длина волны излучения лазера определяется длиной волны отражения решетки, обеспечивая ее лучшую стабильность, а ширина линии излучения составляет менее 1 МГц.

В будущем альтернативой полупроводниковым источникам могут стать волоконные лазеры. Это устройство представляет собой отрезок волоконного световода, легированного ионами эрбия, на котором записываются две Брэгговских решетки, формирующих резонатор, либо одна длинная решетка с фазовым сдвигом посередине. В последнем случае эта решетка является одновременно и активной средой и волоконным зеркалом. Поскольку для обоих конфигураций длина активной среды может быть выбрана достаточно малой, достижимым является режим генерации на одной продольной моде. В этом случае ширина линии излучения составляет около 20 кГц.

Волоконный световод. Еще несколько лет тому назад представлялось, что разработка волоконных световодов для линий связи с рабочей длиной волны 1,55 мкм не является научной проблемой, и было развернуто широкомасштабное производство волоконных световодов со смещенной на 1,55 мкм длиной волны нулевой дисперсии и оптическими потерями около 0,2 дБ/км. Однако по мере увеличения числа каналов передачи информации растет суммарная оптическая мощность излучения, распространяющегося по световоду. Это может привести к возникновению нелинейных эффектов, в частности, четырехволнового смешения, вызывающего, в свою очередь, перекрестные помехи. Уменьшить вероятность появления нелинейных эффектов можно, увеличивая размер сердцевины волоконного световода и уменьшая тем самым плотность мощности. При этом необходимым является сохранение дисперсионных характеристик. Сочетание этих двух требований приводит к усложнению формы профиля показателя преломления световода, который в данном случае имеет ряд слоев различной толщины и величины показателя преломления. Создание воспроизводимой технологии производства таких световодов представляет собой непростую задачу, и эту проблему нельзя считать вполне решенной.

Оптические демультиплексоры. Последним специфическим элементом волоконно-оптического тракта со спектральным уплотнением каналов является демультиплексор, или оптический фильтр, пропускающий на приемник один спектральный канал. Главные требования к демультиплексору заключаются в достаточно узкой полосе пропускания и возможности спектральной перестройки фильтра. В основе разрабатываемых в настоящее время устройств лежит интерферометр Фабри-Перо. В таком устройстве узкие пики пропускания формируются при многократном отражении пучка света, распространяющегося между двух зеркал. Реализованные в виде интегрального устройства оптические демультип-лексоры имеют спектральное разрешение менее 1 нм и диапазон перестройки более 100 нм.
"Старые" линии. Что делать?

Одна из проблем современной волоконно-оптической связи состоит в необходимости реконструкции проложенных ранее линий с рабочей длиной волны 1,3 мкм. По сравнению с диапазоном 1,55 мкм эта длина волны обладает следующими недостатками: повышенные оптические потери (около 0,4 дБ/км) и отсутствие оптических усилителей, оперирующих в достаточно широком спектральном диапазоне. Последнее обстоятельство является принципиальным при решении проблемы создания систем связи с частотным уплотнением каналов с рабочей длиной волны 1,3 мкм. Для решения этой проблемы существуют два основных подхода. Первый из них заключается в поиске подходящего усилителя для сигналов на 1,3 мкм. При этом активно исследуется возможность создания усилителя с использованием волоконных световодов, легированных ионами празеодима. Основная трудность использования таких усилителей состоит в том, что в сетке кварцевого стекла люминесценция ионов празеодима испытывает значительное тушение и приходится использовать волоконные световоды на основе таких стекол, как флюоридное, халькогенидное и другие. В свою очередь, это приводит к проблеме стыковки такого волоконного световода с телекоммуникационной линией. Кроме того, эффективность празеодимовых усилителей остается небольшой. Как альтернатива в последние годы активно исследуется возможность использования Рамановского волоконного усилителя на 1,3 мкм. Достигнутое в таких устройствах усиление превышает 30 дБ.

Другой подход в модернизации "старых" линий состоит в переходе на рабочую длину волны 1,55 мкм, что снимает задачу создания оптического усилителя. Однако" при этом возникает проблема большой (15...20 пс/нм • км) хроматической дисперсии на 1,55 мкм, ограничивающей скорость передачи информации. Для компенсации этой дисперсии используются вставки волоконного световода с хроматической дисперсией обратного знака либо Брэгговские решетки с переменным периодом. В последнем случае компенсация хроматической дисперсии достигается за счет того, что оптические сигналы на разных длинах волн испытывают отражение на разных участках Брэггов-ской решетки. То есть эти сигналы имеют разный оптический путь и соответственно получают различную временную задержку. Используя компенсатор дисперсии на Брэгговских решетках, удается скомпенсировать дисперсию участка волоконного тракта длиной в несколько десятков километров.
О рекордах

Часть представленных на конференции докладов была посвящена результатам испытаний лабораторных систем связи с рекордными параметрами.Так, в работе японских исследователей из фирмы KDD была продемонстрирована линия с передачей информации на 50 частотных каналах в диапазоне 1550... 1564 нм. На ней 32 эрбиевых волоконных усилителя обеспечивали дальность линии 1655 км. На рис.5 представлен оптический спектр сигналов на ее выходе. Скорость передачи информации по каждому каналу составила 10,66 Гбит/с. Таким образом, суммарная скорость передачи составила полтерабита.

Французская фирма ALCATEL представила результаты по созданию линии с использованием световодов с нулевой дисперсией на 1,3 мкм для передачи информации на 1,55 мкм. Длина линии составила 500 км, расстояние между усилителями — 125 км. Для компенсации дисперсии использовались волоконные световоды с отрицательной дисперсией —80 пс/нм•км. Информация передавалась на 32 каналах в диапазоне 1535,04... 1559,76 нм со скоростью 10 Гбит/с. Суммарная скорость передачи составила 320 Гбит.

Ученые из американской компании Lucent Technologies продемонстрировали возможность использования Раманов-ского усилителя для линий на 1,3 мкм длиной 141 км с двумя Рамановскими усилителями на входе и выходе. Спектр усиления обеспечивал возможность спектрального уплотнения каналов в диапазоне 1305...1312 нм. что позволило передавать информацию на восьми каналах с суммарной скоростью 80 Гбит/с.
Вместо заключения

Российская волоконно-оптическая наука была представлена на конференции пятью докладами, подготовленными сотрудниками Научного центра волоконной оптики при Институте общей физики Российской Академии наук (РАН). Для одной научной организации это совсем неплохо. В то же время российский потенциал в этой области не ограничивается одним институтом, и такие организации, как ИРЭ РАН, ФТИ РАН, "Полюс" и другие, могли бы представлять свои результаты. Впрочем, неучастие в таких конференциях научных институтов легко объяснить финансовыми трудностями. Большое удивление вызывает тот факт, что при достаточно интенсивном развитии волоконной связи в России в работе конференции не участвуют представители государственных и частных телекоммуникационных компаний (исключение составляет ФАПСИ). В то же время участие в таких конференциях, сопровождающихся выставками оборудования, дает уникальный шанс познакомиться с новейшими разработками в этой области, чтобы ориентироваться на действительно современные линии связи.

Следушая конференция ЕСОС'98 состоится в сентябре этого года в Мадриде.
Категория: "РАДИО" — О СВЯЗИ | Просмотров: 5212 | Добавил: Админ | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Понедельник, 25.09.2017, 12:48
Партнёры
Здесь
Форма входа
Календарь
«  Май 2012  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
28293031
Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0