ћетоды стабилизации коэффициента усилени€ оптических усилителей

ќбщие свойства оптоволоконных сетей, их назначение и применение. –асчет параметров оптических усилителей, предназначенных дл€ усилени€ сигнала в составе волоконно-оптических линий св€зи, их характеристики и методы их оптимального функционировани€.

–убрика  оммуникации, св€зь, цифровые приборы и радиоэлектроника
¬ид дипломна€ работа
язык русский
ƒата добавлени€ 19.11.2013
–азмер файла 2,7 M

ќтправить свою хорошую работу в базу знаний просто. »спользуйте форму, расположенную ниже

—туденты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

2.5 ќптические усилители, легированные эрбием

ќптические усилители, использующие в качестве активного материала редкоземельный элемент эрбий за отсутствие преобразовани€ в электрический сигнал, возможность одновременного усилени€ сигналов с разными длинами волн (что обуславливает возможность усилени€ спектрально-мультиплексированного сигнала), практически точное соответствие рабочего диапазона эрбиевых усилителей области минимальных оптических потерьсветоводов на основе кварцевогостекла, сравнительно низкий уровень шума и простота включени€ в волоконно-оптическую систему. позвол€ет эффективно использовать в качестве ретрансл€тор в ¬ќЋ— [16].

—хема простого легированного эрбием волоконного усилител€ (EDFA) показана на рис 8. ќсновна€ составл€юща€ усилител€ - легированное ионами эрбием оптоволокно, которое, как правило, €вл€етс€ одномодовым волокном. ¬ показанной на рис.8 схеме активное волокно накачиваетс€ светом двух лазерных диодов (двунаправленна€ накачка), хот€ однонаправленна€ накачка в пр€мом или обратном направлении (cонаправленна€ и противонаправленна€ накачка) также очень распространены. Ќакачка производитс€, как правило, на длине волны приблизительно 980 нм и иногда на 1450 нм.

–исунок 8- —хема усилени€ на оптическом усилителе, легированного эрбием

–исунок 9 - ”прощенна€ трехуровнева€ схема уровней энергии ионов эрби€

Ќакачка переводит ионы эрби€ (Er3 +) в возбужденное состо€ние 4I13/2 (вслучае накачки 980 нм через состо€ние 4I11/2) (рис.9.). ¬озбужденна€ среда может усиливать свет в диапазоне длины волны 1.5-мm посредством стимулированного вынужденного излучени€. ѕри этом возбужденные ионы переход€т обратно в основное состо€ние 4I15/2.

”силитель, показанный на рис. 8, содержит два оптических изол€тора с присоединенными волоконными выходами (так называемые компоненты Уpig-tailedФ - "со свиными хвостиками" или "с косичками"). »зол€тор на входе усилител€ не позвол€ет свету из усилител€ выйти в обратном направлении, чтобы не нарушить работу предыдущих каскадов усилени€. “акже, иногда изол€тор ставитс€ на выходе усилител€ - чтобы обратно отраженное излучение от оптических компонентов на выходе не нарушили работу самого усилител€. ‘орма спектра усилени€ эрби€ зависит от сечений поглощени€ и излучени€, которые завис€т от стекла матрицы.  роме того, спектральна€ форма усилени€, и не только ее величина, существенно зависит от средней степени возбуждени€ ионов эрби€, поскольку генераци€ осуществл€етс€ по "квази-трехуровневый" переход. Ќа –ис. 10 показан спектр усилени€ дл€ наиболее распространенного типа стекла, который €вл€етс€ некоторой разновидностью кварца с дополнительными примес€ми, например, чтобы избежать кластеризации ионов эрби€. ¬ других стеклах спектр может существенно отличатьс€.

—ильный трехуровневый режим (с прозрачностью, достигаемой при уровне возбуждени€ более 50 %), наблюдаетс€ на 1535 нм. ¬ этом спектральном диапазоне ненакачанное волокно показывает существенные потери, но высокое поперечное сечение перехода обеспечивает высокое усиление при сильном возбуждении.

Ќа более длинных волнах (например, 1580 нм), дл€ получени€ усилени€ требуетс€ более низкий уровень возбуждени€, но при этом максимальное усиление меньше. ћаксимальное усиление, как правило, наблюдаетс€ в диапазонах длин волн приблизительно 1530-1560 нм.

–исунок 10- —пектр усилени€ эрбиевого оптоволокна

Ћокальный уровень возбуждени€ зависит от сечений поглощени€ и испускани€, от уровн€ накачки и интенсивности задающего сигнала. —редний уровень возбуждени€ по всей длине волокна зависит от накачки и мощности задающего сигнала, но также и от длины волокна и концентрации ионов эрби€. ¬ыбор этих параметров (вместе с выбором стекла) используютс€, чтобы оптимизировать EDFAs дл€ заданной области длины волны, например дл€ областей L или C.

–авномерность (плоска€ форма спектра) усилени€ в широком диапазоне длин волн, как требуетс€, например, дл€ спектрального уплотнени€ передаваемой информации, может быть получена при использовании оптимизированных стекл€нных матриц (например, теллуридных или фторидных волокон или некоторой комбинации нескольких секций усилител€ с различными стеклами) или комбинацией с соответствующими оптическими фильтрами, такими как длиннопериоднымибрэгговскими решетками.

¬олоконно-оптический усилитель на оптическом волокне, легированном ионами эрбием нос€т названи€ EDFA, и имеют следующие параметры:

Ј мощность насыщени€;

Ј коэффициент усилени€;

Ј мощность усиленного спонтанного излучени€;

Ј шум-фактор.

ћощность насыщени€ определ€ет максимальную выходную мощность усилител€. Ѕольшее значение мощности позвол€ет увеличивать рассто€ние безретрансл€ционного участка. Ётот параметр варьируетс€ в зависимости от модели оптического усилител€. ” мощных EDFA он может превосходить 36 дЅм (4 ¬т).

 оэффициент усилени€ определ€етс€ из соотношени€:

где:и - мощности (полезных) сигналов на входе и выходе усилител€, а логарифмический эквивалент определ€етс€ по формуле. ¬еличина коэффициента усилени€ зависит от входной мощности и стремитьс€ к своему максимальному пределу по мере уменьшени€ мощности входного сигнала.

¬ отсутствии входного сигнала EDFA €вл€етс€ источником спонтанного излучени€ фотонов. —пектр излучени€ зависит от формы энергетической зоны атомов эрби€ и от статистического распределени€ заселенностей уровней зоны. —понтанно образованные фотоны, распростран€€сь по волокну в активной зоне усилител€ EDFA, тиражируютс€, в результате чего создаютс€ вторичные фотоны на той же длине волны, с той же фазой, пол€ризацией и направлением распространени€. –езультирующий спектр спонтанных фотонов называетс€ усиленным спонтанным излучением. ≈го мощность нормируетс€ в расчете на 1 √ц и имеет размерность ¬т/√ц.

≈сли на вход усилител€ подаетс€ сигнал, от лазера, то определенна€ дол€ энергетических переходов, ранее работавша€ на усиленное спонтанное излучение, начинает происходить под действием сигнала от лазера, усилива€ входной сигнал. “аким образом происходит не только усиление полезного входного сигнала, но и ослабление ASE.

ѕри подаче на вход мультиплексного сигнала происходит дальнейший отток мощности от ASE в пользу усиливаемых мультиплексных каналов. ќбычно усилители работают в режиме насыщени€ по отношению к сигналу на выходе. Ёто создает естественное выравнивание уровней сигналов в каналах, что крайне желательно особенно дл€ прот€женных лини€х с большим числом последовательных усилителей.

≈сли лазер, предшествующий усилителю, генерирует излучение в спектральном окне и соответственно в этом же окне пропускает сигнал фильтр в приемном оптоэлектронном модуле, то вклад в мощность шума на выходе благодар€ усиленному спонтанному излучению будет равен .

“аким образом, оптические линии с каскадом EDFA про€вл€ют себ€ лучше, когда мультиплексный сигнал представлен более узкими в спектральном отношении отдельными каналами. »спользование узкополосных фильтров непосредственно перед приемным оптоэлектронным модулем, настроенных на рабочую длину волны, также помогает уменьшить уровень шума от усиленного спонтанного излучени€.

–исунок 11 - ¬ыходной спектр EDFA, сн€тый спектральным анализатором (ASE - спектральна€ плотность шума)

Ѕольшие собственные временные посто€нные EDFA - посто€нна€ времени перехода в метастабильное состо€ние ~1 мкс, врем€ жизни метастабильного состо€ни€ ~10 мкс - устран€ют кросс-модул€цию ASE в усилителе и делает более стабильной работу каскада оптических усилителей. ћощность усиленного спонтанного излучени€ св€зана к коэффициентом усилени€ формулой:

где:

- посто€нна€ планка, равна€ 6,6252 x 10-34 ¬тс2;

- частота (√ц), соответствующа€ длине волны из диапазона 1530-1560 нм;

- коэффициент спонтанной эмиссии;

- квантова€ эффективность. ¬ идеальном случае при отнесенна€ ко входу мощность усиленного спонтанного излучени€ идеального квантового усилител€ просто равна , что при= 1550 нм составл€ет 1.28 x 10-19 ¬т/√ц в расчете на спектральную полосу 1 √ц.

–азмеру окна анализатора в 0,8 нм соответствует спектральное окно в 100 √√ц, что определ€ет приведенную к входу величину эффективной мощности усиленного спонтанного излучени€ 1.28 x 10-8 ¬т или -48,9 дЅм).

Ўум-фактор определ€етс€ как отношение сигнал/шум на входе ( ) к отношению сигнал/шум на выходе ():

¬ажно отметить, что мощность шума на входе €вл€етс€ квантово-ограниченной минимальной величиной и определ€етс€ нулевыми флуктуаци€ми вакуума.ћощность шума на выходе состоит из суммы мощности усиленного спонтанного излучени€ и мощности шума нулевых флуктуаций вакуума, которые проход€т через усилитель без изменени€:.≈сли учесть, что:

то шум-фактор можно выразить через коэффициент усилени€ и мощность усиленного спонтанного излучени€:

„асто при описании EDFA значение шум-фактора указываетс€ в дЅ: . ћинимальный шум-фактор равен 1 (0 дЅ) и достигаетс€ при или при G=1. Ёто означает, что усилитель вносит минимальный шум, равный шуму идеального оптического усилител€. Ќа практике сразу на 3 дЅ необходимо увеличить nf, так как существует два направлени€ пол€ризации (две моды), в св€зи с чем , а типичные значени€ составл€ют 5,5 дЅ.

„ем ближе к 1 значение шум-фактора, тем меньше дополнительный шум вносит усилитель. ¬ тоже врем€ при использовании каскада из нескольких усилителей полный шум-фактор возрастает.

 лассификаци€ EDFA по способам применени€ различают:

Ј предварительные усилители

Ј линейные усилители

Ј усилители мощности

ѕредварительные усилители (предусилители) устанавливаютс€ непосредственно перед приемником регенератора и способствуют увеличению отношени€ сигнал/шум на выходе электронного каскада усилени€ в оптоэлектронном приемнике. ќптические предусилители часто используютс€ в качестве замены сложных и обычно дорогих когерентных оптических приемников.

Ћинейные усилители устанавливаютс€ в промежуточных точках прот€женных линий св€зи между регенераторами или на выходе оптических разветвителей с целью компенсации ослаблени€ сигнала, которое происходит из-за затухани€ в оптическом волокне или из-за разветвлени€ в оптических разветвител€х, ответвител€х, мультиплексорах WDM. Ћинейные усилители замен€ют оптоэлектронные повторители и регенераторы в тех случа€х, когда нет необходимости в точном восстановлении сигнала.

”силители мощности (бустеры) устанавливаютс€ непосредственно после лазерных передатчиков и предназначены дл€ дополнительного усилени€ сигнала до уровн€, который не может быть достигнут на основ лазерного диода.

Ѕустеры могут также устанавливатьс€ перед оптическим разветвителем, например при передаче нисход€щего трафика в гибридных волоконно-коаксиальных архитектурах кабельного телевидени€.

–исунок 12 - ѕрименение разных типов оптических усилителей

¬ таблице 3 указана степень значимости параметров EDFA в зависимости от типа усилител€.

“аблица 3 - —равнительный анализ параметров трех типов EFDA

ѕараметр

ѕредусилитель

Ћинейный усилитель

”силитель мощности

 оэффициент усилени€ G

высокий *

средний

низкий

 оэффициент шума NF

низкий

средний *

низкий

ћощность насыщени€ Poutsut

низка€

средн€€

высока€ *

Ќелинейность **

низка€

низка€

низка€

«она усилени€

узка€

широка€

широка€

ќтклонение от плато G

не указываетс€

высока€ линейность

высока€ линейность

* - указан наиболее значимый параметр;

** - нелинейность охватывает совокупность характеристик: зависимость G от Pin , пол€ризационную чувствительность, PMD усилител€, поперечные помехи между каналами.

3. ќптимальные параметры функционировани€ оптических усилителей

3.1  аскадное усиление оптического сигнала

»спользование многокаскадного усилени€ оптического сигнала позвол€ет добитьс€ оптимального и высокого значени€ коэффициента усилени€, при этом минимизировать шум усилени€ [19-21].

Ќа рис. 13 показана типова€ диаграммы мощности сигнала в процессе распространени€, а также процесс накоплени€ шума в линии из каскада усилителей EDFA.  аждый усилитель осуществл€ет усиление сигнала коэффициент усилени€(дЅ) и вносит определенный уровень шума (¬т).

ƒалее будем пренебрегать мощностью шума нулевых флуктуаций.

–исунок 13 -ƒиаграммы мощности в межрегенерационной линии с каскадом усилителей EDFA

ќбозначим удельное затухание в волокне б(дЅ/км), тогда полное затухание на длине L(км) сегмента между EDFA составл€ет L. Ќиже приведены основные соотношени€, описывающие процессы затухани€ в линии и усиление на EDFA дл€ полезного сигнала и шума:

где: введены обозначени€ ,, , соответственно дл€ мощности входного и выходного сигнала, а также входного и выходного шума по отношению к усилителю . ќптические усилители характеризуютс€ определенной мощностью насыщени€ выходного сигнала . Ёффективна€ работа усилител€ достигаетс€ при таком входном сигнале, когда выходной сигнал сравним с мощностью насыщени€ (обычно немного превосходит мощность насыщени€) - при меньшем уровне входного сигнала возрастает удельный вес посто€нной составл€ющей вносимого шума, а при большем уровне входного сигнала (следовательно и входного шума) происходит усиление только шума. “аким образом, в идеально сбалансированной линии из каскада усилителей. ќтсюда . “огда, получаем . ѕренебрега€ уровнем шума в выходном сигнале от стартового регенератора, т.е. положив , дл€ отношени€ сигнал/шум на выходе k-го усилител€ находим: дЅ. » окончательно, если мощность сигнала и шума указана в дЅм, запишем это соотношение в виде:

(дЅ) (7)

где: (дЅм), значение нужно подставл€ть в √ц.

 ак видно из (7), SNR падает с ростом числа каскадов EDFA. ƒопустима€ величина SNR сильно зависит от сетевого/телекоммуникационного стандарта. ѕо этой причине выбор оптических усилителей с теми или иными параметрами, равно как расчет максимального число усилителей в регенерационной линии и максимальной прот€женности сегментов, должны проводитс€ строго в соответствии с планируемым сетевым приложением. Ќапример, если в мультиплексных каналах одновременно будут использоватьс€ сетевые стандарты: ATM/STM-1, ATM/STM-4, GigabitEthernet, STM-16, то достаточно удовлетворить самому жесткому требованию на SNR из них, в данном случае это - STM-16.

3.2 ‘ильтры выравнивани€ спектра усилени€

Ќар€ду с быстрым развитием цифровых средств св€зи современные телекоммуникационные системы предъ€вл€ют к сет€м жесткие требовани€ более высокой пропускной способности. ¬ сфере оптических средств св€зи пропускна€ способность волоконно-оптических кабелей огромна. ¬ традиционных сет€х вне зависимости от того, примен€ют ли дл€ увеличени€ пропускной способности пространственное уплотнение сигналов (space-divisionmultiplex, SDM) или временное уплотнение сигналов (time-divisionmultiplex, TDM), передают оптические сигналы только на одной длине волны. ѕо сравнению с передачей на одной длине волны полоса пропускани€ волоконно-оптического кабел€ практически не ограничена. — целью использовани€ гигантских ресурсов полосы пропускани€ волоконно-оптического кабел€ и увеличени€ пропускной способности передачи по волоконно-оптическим кабел€м разработана технологи€ нового поколени€ волоконно-оптических кабелей, вз€вша€ за основу технологию плотного уплотнени€ каналов св€зи с разделением по длине волны (DWDM) [20].

ѕо€вление волоконно-оптических усилителей легированных эрбием (EDFA) привело к быстрому развитию технологии уплотнени€ каналов св€зи с разделением по длине волны. »спользу€ эту технологию, дл€ увеличени€ пропускной способности необходимо только увеличивать число мультиплексируемых длин волн. “ем не менее, необходим усилитель с широким и равномерным спектром усилени€ дл€ увеличени€ количества мультиплексируемых длин волн, однако спектр усилени€ в усилителе EDFA на настолько равномерен, как ожидалось. ¬ насто€щее врем€ увеличение числа мультиплексируемых длин волн в основном ограничено полосой усилени€ используемого в системе усилител€ EDFA. ¬ диапазоне волн 1545Ш1560 нм спектр усилени€ в усилителе EDFA более равномерен, поэтому в общем нет необходимости устанавливать выравнивающий усиление фильтр (GainFlattenedFilter, GFF). ќднако дл€ более широкого диапазона волн (такого как диапазон волн 1530Ш1560 нм), из-за характеристики спектра усилени€ в усилителе EDFA, возникает необходимость в выравнивании усилени€ с помощью фильтра GFF. ƒл€ осуществлени€ функций фильтра необходимо, чтобы потери, вносимые фильтром GFF, были различными дл€ различных длин волн. ≈сли крива€ спектра потерь в фильтре GFF совпадает с кривой спектра усилени€ в усилителе EDFA, то можно достичь более широкого и равномерного спектра усилени€. ’от€ конечно, такое выравнивание приводит к потер€м мощности.

–исунок 14- —пектры усилени€ EDFA без и с выравнивающими фильтрами

‘ильтры выравнивани€ спектра усилени€ выполн€ют функцию выравнивани€ коэффициентов усилени€ на различных длинахволн, передаваемых по оптической линии св€зи. ¬ насто€щее врем€ такиефильтры выполн€ютс€ на основе акусто-оптического эффекта, длинно- икоротко-периодных волоконных решеток, эффекта ћаха-÷ендера (Mach-Zehnder) и тонкопленочных диэлектрических фильтров. Ќаибольшими преимуществами обладают волоконные решетки, которые позвол€ют подстраивать усиление каждого канала в отдельности (рис. 14).

3.3 —табилизаци€ уровн€ усилени€ оптического усилител€

ѕередача цифровых сигналов в современных оптических системах передачи осуществл€етс€ в режиме уплотнени€ длин волн. Ётот способ обеспечивает возможность повысить пропускную способность без повышени€ скорости передачи битов в отдельных каналах передачи. Ёто обеспечивает значительные преимущества по отношению к возникающим искажени€м, обусловленным различным временем распространени€ (дисперсией), и позвол€ет примен€ть более экономичные схемы передатчиков.ѕереналадки системы передачи или ошибки привод€т к тому, что каналы должны подключатьс€ и отключатьс€. “ак как оптические усилители линии передачи обычно работают в режиме насыщени€, то без прин€ти€ дополнительных мер отключение или подключение каналов приводило бы к изменению выходного уровн€ сигнала, передаваемого в активном канале [20-21].

ƒл€ поддержани€ усилени€ на заданном уровне при добавлении или исключении некоторых каналов в DWDM системе предложено использовать две схемы стабилизации: подавление избыточного усилени€ (gainclamping) и синхронизаци€ остаточного излучени€ накачки (residualpump-powergainlocking).

3.3.1 ѕодавление избыточного усилени€

¬ этой схеме используетс€ дополнительный канал в стороне от полосы пропускани€ DWDM, который забирает на себ€ избыточную мощность усилител€ при уменьшении числа DWDM каналов.

–исунок 15 - —хема оптического усилени€ с дополнительным каналом

Ќа рис. 15показана конфигураци€ схемы, использующа€ метод подавлени€ избыточного усилени€. ¬ предлагаемого усилители GC-EDFA, который включает в себ€ два оптических разветвител€ (OC1 и ќ—2) L-диапазона EDFA, переменный оптический аттенюатор (VOA) и оптический полосовой фильтра (OBPF).¬ L-диапазоне EDFA работает по двунаправленной схеме усилени€, в которой есть два на длине волны 1.48/1.58- мкмоптических мультиплексора (WSC1 и WSC2), два на длине волны 1,48-мкм лазера накачки, и оптоволокно легированное эрбием EDF. ÷ентральна€ длина волны генерации света (L) определ€етс€ центральной длиной волны в пределах OBPF подавлени€ избыточного усилени€ петли. Ќаправление генерации света против часовой стрелки, котора€ определ€етс€ как OC1 и ќ—2.S обозначает длины волны сигнала, а переменные Pin и Pout обозначают входа и уровни выходной мощности, соответственно, EDFA. ћодель EDFA используютс€ на основе модели ƒжайлс и Desurvire. ћаксимально 1,48-мкм мощность каждого лазера накачки предполагаетс€ 135 м¬т.

¬ результате применени€ такой схемы построени€ усилени€ оптического сигнала, дл€ соответствующих каналов и диапазона длин волн (таб.4), получены следующие результаты дл€ коэффициента усилени€ и шума (рис. 16, 17, 18).

“аблице 4 - Ќомера каналов и диапазон длин волн

Ќомер канала

min (nm)

ср (nm)

max (nm)

1-канал

1574.54

1587.88

1600.60

4- канал

1574.54 ~ 1577.02

1586.20 ~ 1588.72

1598.04 ~1600.60

8- канал

1574.54 ~ 1580.35

1584.53 ~ 1590.41

1594.64 ~1600.60

16- канал

1574.54 ~ 1587.04

1581.18 ~ 1593.79

1587.88 ~ 1600.60

32- канал

1574.54 ~ 1600.60

1574.54 ~ 1600.60

1574.54 ~ 1600.60

јнализ графиков, показывает, что при оптимальном проектировании усилени€ EDFA на основе минимизации ƒG, использование оптимальной длины EDF, ƒG 0,5 дЅ дл€ 32-канальной операции была достигнута. —реди min, ср и maxнаходим, что изменение коэффициента усилени€ и коэффициента шума характеристик правой полосе в лучшем случае, а лева€ полоса операции худшем случае. ќт хорошего подавлени€ избыточного усилени€возможност€ми точки зрени€, 1610 нм длиной волны генерации с 15 дЅ ослаблени€ петли €вл€етс€ лучшим выбором предложить большой коэффициент подавлени€ избыточного усилени€. Ётот L-диапазона GC-EDFA в сочетании с —-диапазона GC-EDFA в параллельной конфигурации могут найти важное применение в DWDM широкополосных систем и сетей дл€ обеспечени€ посто€нного усилени€ с минимальным изменением коэффициента усилени€ в присутствии ввода / вывода оптических каналов.

–исунок 16 - ”силение и шум в канале GC-EDFA оптического усилител€ дл€ min

–исунок 17 - ”силение и шум в канале GC-EDFA оптического усилител€ дл€ ср

–исунок 18 - ”силение и шум в канале GC-EDFA оптического усилител€ дл€ max

3.3.2 —инхронизаци€ остаточного излучени€ накачки

—хема основываетс€ на сравнение остаточной мощности усилител€ на выходе EDFA и мощности накачки на входе EDFA. — помощью обратной св€зи удаетс€ достичь посто€нной величины усилени€ отдельных каналов.

‘актически в оптический усилитель введена обратна€ св€зь (ќ—) -- при которой изменение выходного сигнала системы приводит к такому изменению входного сигнала (т.е. изменению накачки), которое позвол€ет при Ђкоммутацииї каналов, добитьс€, что коэффициент усилени€ дл€ каждого отдельного канала не измен€етс€ в процессе Ђкоммутацииї.

–исунок 19 - —хема оптического усилител€ EDFA с обратной св€зью

Ќа рис. 19 представлена функциональна€ схема EDFA с обратной св€зью, функционирование которой включает непрерывный контроль входной и выходной мощности, мощности, отраженной от выхода, температурычувствительной части издели€. ѕрименение в схеме микроконтроллера и фотодиодов контрол€, позвол€ет организовать в оптическом усилители обратную св€зь, котора€ управл€етс€ по заданным алгоритмам с целью стабилизации коэффициента усилени€ и снижени€ общего шума усилител€.

¬с€ информаци€ обрабатываетс€ встроенным микроконтроллером, что позвол€ет эффективно управл€тьустройствами накачки. —хема накачки состоит из двухЋƒ с длиной волны 1480 нм, работающих на одно и то жеволокно. ќдин из них действует в сонаправленном, другой - в противонаправленном режиме накачки. „тобыустранить взаимовли€ние двух Ћƒ, а также свести к минимуму вли€ние ”—» и устранить воздействие отраженныхсигналов, в состав устройства введены три оптическихфильтра-изол€тора. ƒл€ контрол€ входных и выходныхсигналов предусмотрены встроенные фотодиоды.

ѕрименение такой схемы позвол€ет эффективно контролировать коэффициент усилени€ усилител€ с одновременным контролем параметров как по шуму, так и мощности накачки.

ѕрименение специализированного программного обеспечени€ в микроконтроллере позвол€ет, за счет высокого быстродействи€ последнего (желательно применение специализированного DSP процессора) эффективного стабилизировать усиление в во всем рабочем диапазоне усилител€.

Ќа основе предложенной схемы разработана блок-схема функционировани€ оптического усилител€, включающий алгоритм стабилизации усилени€.

–азмещено на http://www.allbest.ru/

–азмещено на http://www.allbest.ru/

–исунок 20 - Ѕлок-схема функционировани€ оптического усилител€

«аключение

1.— увеличением рассто€ни€ распространени€ оптического сигнала, происходит его как ослабление, так и уширени€ импульса, что требует применени€ специализированных устройств восстановлени€ сигнала.

2. »спользуемых в насто€щее врем€ волоконные оптические усилители примен€ютс€ дл€ регенерации оптических сигналов со спектральным уплотнением. ѕри этом широка€ полоса усилени€ волоконного оптического усилител€ позвол€ет проводить одновременную регенерацию до 10 каналов со спектральным уплотнением.

3. ѕри реализации систем дальней св€зи с большим количеством каналов с высокими скорост€ми передачи требуетс€ применение волоконно-оптических усилитель на оптическом волокне и имеющих следующие параметры:

Ј мощность насыщени€;

Ј коэффициент усилени€;

Ј мощность усиленного спонтанного излучени€;

Ј шум-фактор.

4. ƒл€ эффективного применение оптических усилителей, требуетс€ нахождени€ оптимальных параметров функционировани€ усилителей.

5. »спользование многокаскадного усилени€ оптического сигнала позвол€ет добитьс€ оптимального и высокого значени€ коэффициента усилени€, при этом минимизировать шум усилени€.

6. »спользование фильтров GFF, совпадающих с кривой спектра усилени€ в усилителе EDFA, позвол€ет достичь более широкого и равномерного спектра усилени€.

7. ƒл€ поддержани€ усилени€ на заданном уровне при добавлении или исключении некоторых каналов в DWDM системе используютс€ две схемы стабилизации: подавление избыточного усилени€ и синхронизаци€остаточного излучени€ накачки, кажда€ из которых имеет как свои положительные, так и отрицательные стороны применени€: по сложности реализации, по сложности алгоритмов функционировани€ аппаратно-программной части усилител€, по характеристикам коэффициента усилени€ в каждом канале и шумовым характеристикам.

—писок используемых источников

1. ”байдуллаев –. –. ¬олоконно-оптические сети - ћ.: Ёко-“рендз, - 1998.

2. ƒэвид √ринфильд. ќптическа€ революци€ // LјN. март 2000 г.

3. ƒмитреев —.ј. ¬олоконно - оптическа€ техника: истори€, достижени€ перспективы/ƒмитреев —.ј., —лепов Ќ.Ќ.- ћ.: Connect, - 2000.

4. —лепов Ќ. Ќ. ќсобенности современной технологии WDM// Ёлектроника: Ќ“¬. 2004. є 6.

5.  орнейчук¬.». ќптические системы передачи/ орнейчук¬.»., ћакаров“.¬., ѕанфилов».ѕ.-  .: “ехн≥ка, 1994. - 388с.

6. √уртов ¬.ј. ќптоэлектроника и волоконна€ оптика: ”чебное пособие - ѕетрозаводск.: ѕетр√”, 2005. - 239 с.

7. Ќиконоров Ќ.¬. ћатериалы и технологии волоконной оптики: специальные оптические волокна: ”чебное пособие/Ќиконоров Ќ.¬., —идоров ј.». - —ѕб.: —ѕб√” »“ћќ, 2009. - 130 с.

8. —лепов Ќ.Ќ. —овременные технологии цифровых оптоволоконных сетей св€зи. 2-е испр. изд - ћ.: –адио и св€зь, - 2003.

9. —кл€ров ќ.  . —овременные ¬ќ—ѕ. јппаратура и элементы- ћ.: —олон, - 2001.

10. —инев —.√. Ќовые технологии в волоконно-оптических сет€х - ћ.: –адио и св€зь,1999. -196 с.

11. »оргачев ƒ. ¬. ¬олоконно-оптические кабели и линии св€зи/»оргачев ƒ. ¬.,Ѕондаренко ќ. ¬.- ћ.: Ёко-“рендз, 2002.- 282 с.

12. »ванов ј.Ѕ. ¬олоконна€ оптика: компоненты, системы передачи, измерени€- ћ.: омпани€ —ј…–”— —»—“≈ћ—, 1999.- 671с.

13. ќптическое мультиплексирование с разделением по длине волны// —ети.апрель 1999 г.

14.  урков ј.—. Ёрбиевые волоконно-оптические усилители/ урков ј.—., Ќанийќ.≈. // LIGHTWAVE russianedition, є1, 2003. с.14-19.

15. јндрей Ўаршаков. WDћ: успехи и проблемы//—ети.апрель 1999г.

16. ѕараметры систем св€зи со спектральным уплотнением и оптическими усилител€ми в документах ћ—Ё-“// Ёлектросв€зь. 2000. є6.

17. √роднев».».¬олоконно-оптические системы передачи и кабели: —правочник/√роднев».»., ћурад€нј.√., Ўарафутдинов–.ћ. и др. .- ћ.: –адио и св€зь, 1993.-264с.

18. јндрэ∆ирар. –уководство по технологии и тестированию систем WDM.-ћ.:EXFO, - 2001.

19.  ириллов ¬. ». ћногоканальные системы передачи- ћ.: Ќовое знание,- 2002.

20. ¬ербовецкий ј.ј. ќсновы проектировани€ цифровых оптоэлектронных систем св€зи - ћ.: –адио и св€зь,- 2001.

21. ћакаровЌ.ј. ќптические волоконные усилители информационных сигналов. // URL: www.ict.edu.ru/ft/001836/sbornik6_4_4_8_2.pdfэ[5 феврал€ 2002].

–азмещено на Allbest.ru


ѕодобные документы

  • ќбща€ характеристика цифровых сетей св€зи с применением волоконно-оптических кабелей. ¬озможности их применени€. –азработка проекта дл€ строительства волоконно-оптических линий св€зи на опорах существующей ¬Ћ 220 к¬. на участке ѕ— ¬осточна€-ѕ— «ар€.

    курсова€ работа [86,0 K], добавлен 25.04.2013

  • ќсобенности оптических систем св€зи. ‘изические принципы формировани€ каналов утечки информации в волоконно-оптических лини€х св€зи. ƒоказательства у€звимости ¬ќЋ—. ћетоды защиты информации, передаваемой по ¬ќЋ— - физические и криптографические.

    курсова€ работа [36,5 K], добавлен 11.01.2009

  • ќбщие принципы построени€ волоконно-оптических систем передачи. —труктура световода и режимы прохождени€ луча. ѕодсистема контрол€ и диагностики волоконно-оптических линий св€зи. »митационна€ модель управлени€ и технико-экономическа€ эффективность.

    дипломна€ работа [3,8 M], добавлен 23.06.2011

  • јнализ волоконно-оптических линий св€зи, используемых в ракетно-космической технике. –азработка экспериментального устройства, обеспечивающего автоматическую диагностику волоконно-оптического тракта приема и передачи информации в составе ракетоносител€.

    дипломна€ работа [3,8 M], добавлен 29.06.2012

  • ќбщее описание и назначение, функциональные особенности и структура пассивных компонентов волоконно-оптических линий св€зи: соединители и разветвители. ћультиплексоры и демультиплексоры. ƒелители оптической мощности, принцип их действи€ и значение.

    реферат [24,9 K], добавлен 10.06.2011

  • ћетоды измерени€ затухани€ одномодовых волоконных световодов. ќсновные характеристики оптических кабелей: затухание, дисперси€. ¬ыбор структурной схемы фотоприемного измерительного блока дл€ тестировани€ волоконно-оптических сетей доступа; расчет затрат.

    дипломна€ работа [2,8 M], добавлен 06.04.2013

  • »змерени€ при технической эксплуатации волоконно-оптических линий передачи, их виды. —истемы автоматического мониторинга волоконно-оптических кабелей. Ётапы эффективной локализации места повреждени€ оптического кабел€. ƒиагностирование оптических волокон.

    контрольна€ работа [707,6 K], добавлен 12.08.2013

–аботы в архивах красиво оформлены согласно требовани€м ¬”«ов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
–екомендуем скачать работу.