передачи приведены значения максимальной протяженности линии связи.
Таблица 3.4. Значения максимальной протяженности волоконно-оптической
линии связи.
| |DPMD |0,1 |0,5 |2,0 |
| |(пс/км1/2) | | | |
|B=2,5Гбит/с |L (км) |160 000 |6 400 |400 |
|B=10Гбит/с |L (км) |10 000 |400 |25 |
|B=40Гбит/с |L (км) |625 |25 |1,56 |
Задержка световой волны, поляризованной вдоль медленной оси,
относительно волны, поляризованной вдоль быстрой оси, приводит к появлению
разности фаз [pic] между двумя поляризационными компонентами, прямо
пропорциональной DGD [pic] и угловой частоте [pic] световой волны:
[pic]. (3.4.6)
Линейная зависимость разности фаз двух поляризационных компонент
приводит к периодической зависимости поляризации выходного излучения от
частоты.
3.4.2. Контроль PMD в процессе эксплуатации ВОСП.
После прокладки кабеля многие параметры, в том числе и PMD, могут по
ряду причин (деформации волокна, температурные изменения, натяжение и т.д.)
испытывать отклонения от паспортных данных. Это требует проведения
измерений PMD оптических волокон после инсталляции волоконно-оптической
кабельной системы. Также в процессе эксплуатации следует проводить
регулярные проверки параметра PMD. Для сложных линий с большим числом
последовательных сегментов волоконно-оптических кабелей следует проводить
тестирование PMD и отдельных сегментов. Если линия состоит из N сегментов
ВОК, дисперсия в каждом из которых равна [pic], то результирующая
поляризационная модовая дисперсия определяется из выражения в соответствии
с законом суммы независимых случайных величин [5]:
[pic] (3.4.7)
Исследуем на простом примере. Пусть линия состоит из девяти
сегментов, восемь из которых имеет [pic] = 0,2 пс/км1/2 и один [pic]= 2,0
пс/км1/2. Результирующая [pic] такой линии равна 2,078 пс/км1/2. Если же
все девять сегментов имеют [pic]= 0,2 пс/км1/2, то результирующая [pic]
будет равна 0,6 пс/км1/2. Это означает, что все сегменты должны
тестироваться, чтобы исключить возможность резкого влияния низких
характеристик одного сегмента на линию в целом [4].
Глава 4. Методы компенсации хроматической дисперсии
4.1. Обзор методов компенсации дисперсии
В настоящее время предложено и исследовано большое количество
способов компенсации дисперсии. Их можно разделить на следующие три класса
[7]:
- способы компенсации дисперсии, основанные на управлении
пространственным распределением дисперсии волоконно-оптической линии
связи (ВОЛС) для обеспечения нулевого суммарного (интегрального)
значения дисперсии для всей линии;
- способы компенсации дисперсии, основанные на управлении передатчиком
или приемником излучения;
- способы компенсации дисперсии, использующие нелинейные оптические
эффекты для управления пространственно - временными характеристиками
светового импульса.
Принцип компенсации дисперсии, основанный на управлении
пространственным распределением дисперсии волоконно-оптической линии связи
заключается в том, что в ВОЛС между участками телекоммуникационного волокна
устанавливаются устройства, дисперсия которых равна по величине и
противоположна по знаку дисперсии предшествующего им участка
телекоммуникационного ОК. Можно рассматривать хроматическую дисперсию как
фазовый сдвиг между разными длинами волн сигнала. В компенсирующем волокне
фазовый сдвиг постоянен, что предполагает только статический метод
компенсации. В идеальном случае фазовый сдвиг спектральных компонент
полностью компенсируется в устройстве - компенсаторе хроматической
дисперсии. Этот принцип поясняет рис. 4.1.
Рис. 4.1. Применение устройства компенсации дисперсии
Большинство типов телекоммуникационного волокна в рабочей области
спектра обладает положительной дисперсией, поэтому для их компенсации
используются устройства с отрицательной дисперсией.
Наиболее распространенными устройствами для компенсации дисперсии
ВОЛС являются:
- отрезки компенсирующего дисперсию волокна (DCF);
- устройства на основе брэгговских дифракционных решеток с изменяющимся
периодом решетки;
- интерферометрические устройства.
Класс устройств, основанных на управлении пространственным
распределением дисперсии волоконно-оптической линии связи для обеспечения
нулевого суммарного значения дисперсии для всей линии, является наиболее
удобным и находит наибольшее практическое применение.
Ко второму классу относятся устройства, использующие либо модуляцию
передаваемого сигнала, либо специальную обработку сигналов на фотоприемнике
для восстановления информации. Наиболее широко в этом классе применяются
устройства компенсации дисперсии, основанные на внесении линейной частотной
модуляции передаваемого сигнала (чирпировании сигнала), знак которой
противоположен модуляции, возникающей в ОВ.
К классу нелинейно-оптических методов компенсации хроматической
дисперсии относится инверсия спектра световых сигналов в середине линии
связи. Принцип работы инверторов спектра основан на явлении обращения
волнового фронта (ОВФ), которое заключается в преобразовании одной волны в
другую с идентичным распределением амплитуды и фазы и с противоположным
направлением распространения. ОВФ получают методом четырехволнового
смешения [8]. В этом методе в нелинейной среде интерферируют четыре
световых пучка. Три из них подаются извне: объектный пучок, который
требуется обратить, и две опорные волны. Опорные пучки, распространяющиеся
навстречу друг другу, имеют обычно плоский волновой фронт и одинаковую
частоту, ту же, что и объектный пучок. Объектный пучок может направляться в
среду с любого направления. Четвертый — генерируемый пучок — обращен по
отношению к объектному. В результате прохождения устройства инверсии
импульс сохраняет свою форму, но передний фронт становится длинноволновым,
а задний фронт – коротковолновым. Инвертор устанавливается в середине линии
связи, поэтому из-за дисперсии во второй половине линии восстанавливается
первоначальная форма оптического импульса.
4.1.1. Оптическое волокно, компенсирующее дисперсию.
Оптическое волокно с компенсацией дисперсии является основным
компонентом при статическом подавлении хроматической дисперсии. Его
отрицательная хроматическая дисперсия в несколько раз превышает
положительную хроматическую дисперсию одномодового волокна. Добавление
участка волокна с компенсацией дисперсии определенной длины компенсирует
дисперсию линии передачи, обращая ее в ноль. Отрицательная дисперсия, как
правило, обеспечивается уменьшением диаметра сердцевины и слабым
волноводным распространением. К сожалению, недостатком таких волокон со
слабым каналированием света является увеличение затухания и потерь на
изгибы.
Один из недостатков использования волокна DCF для компенсации
дисперсии заключается в волновой зависимости хроматической дисперсии D(().
В линейном приближении эту зависимость описывает параметр S - наклон
дисперсионной кривой. Компенсация дисперсии, например, статическим методом
на одной длине волны приведет к неточной компенсации на других длинах волн
в системах DWDM.
Для количественного сравнения качества компенсации дисперсии часто
используют понятие добротности компенсирующего волокна [pic] [7].
Добротностью компенсирующего волокна называется отношение абсолютного
значения дисперсии, выраженного в пс/нм/км к затуханию, выраженному в
дБ/км. Добротность не единственный показатель качества компенсирующего
дисперсию волокна. Необходимо учитывать, в частности, насколько высока
чувствительность к потерям на изгибах. Поэтому, при использовании значения
добротности для сравнения различных видов оптических волокон нужно
стремиться к тому, чтобы измерять добротность в тех условиях, в которых ОВ
будет реально работать.
Оптические волокна DCF с высоким показателем добротности используются
как дополнительные элементы линии связи, они увеличивают потери в линии,
примерно, на 30%. Так, для пролета длиной 300 км может потребоваться около
50 км волокна с компенсацией дисперсии, при этом дополнительные потери
мощности составят 18 дБ.
Рис. 4.2. Поведение накопленной дисперсии в линии (период 80 км SMF +
DCF) с компенсацией дисперсии для одной длины волны.
Для компенсации дисперсии применяется также новый тип ОВ, названного
оптическим волокном с обратной дисперсией (RDF). Волокно RDF обладает
коэффициентом дисперсии примерно равным по величине и противоположным по
знаку соответствующему параметру стандартного одномодового волокна.
Измеренное значение потерь на изгиб в RDF волокне оказалось меньше, чем в
стандартном ОВ. Это позволяет изготавливать оптические кабели с RDF
волокном. Кабель на основе RDF волокна соединяется с ОК на основе
стандартного ОВ примерно той же длины. Дисперсионный коэффициент такого
соединения не превышает ±0,5пс/нм/км в полосе длин волн 1530нм - 1564нм.
Поскольку затухание RDF волокна 0,25 дБ/км при затухании стандартного
волокна 0,2 дБ/км, среднее затухание в линии равно 0,225 дБ/км. Еще одним
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11
