Исследование и разработка методов увеличения широкополосности существующих волоконно-оптических линий передачи

• Автор: Щеглюк, Сергей Васильевич
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 170 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Методы оптимизации оптических систем связи
1.1. Цель исследования
1.2. Дисперсия и нелинейность оптического волокна. Нелинейное уравнение
Шредингера
1.2.1. Основное уравнение распространения
1.2.2. Дисперсия групповых скоростей
1.2.3. Фазовая самомодуляция
1.2.4. Численное решение уравнения распространения
1.3. Системы со спектральным уплотнением
1.3.1. Технические возможности систем со спектральных уплотнением
1.3.2. Коррекция спектра усиления эрбиевых усилителей
1.4. Солитоны и солитонные системы
1.4.1. Оптические солитоны
1.4.2. Солитонные лини связи
1.5. Компенсация дисперсии
1.5.1. Дисперсионные ограничения
1.5.2. Использование диапазона 1,3 мкм
1.5.3. Применение компенсаторов дисперсии
1.5.4. Волокна с компенсирующей дисперсией
1.5.5. Волокна со смещенной дисперсией
1.5.6. Фазоинвертирование сигнала
1.5.7. Специальное кодирование
1.5.8. Комбинированная модуляция
1.5.9. Выводы
1.6. Убавление дисперсией и ПМ-солитоны
1.6.1. Управление дисперсией
1.6.2. ОМ-солитоны

1.6.3. Система ТМ-уравнений
1.6.4. Экспериментальные результаты
1.7. Модернизация существующих линий
1.8. Выводы по главе
Глава 2. Разработка и исследование корректора спектра усиления эрбиевого
усилителя
2.1. Передаточная функция корректора
2.2. Определение параметров корректора
2.3. Исследование корректора
2.4. Выводы по главе
Глава 3. Исследование непериодических линий на основе системы ТМ-уравнений
3.1. Цель исследования
3.2. Формирование непериодической дисперсионной карты
3.3. Решение системы ТМ-равнений для непериодической дисперсионной
карты
3.4. Определение "бесчирповой точки" для непериодической дисперсионной
карты
3.5. Описание программ вычислений
3.6. Выводы по главе
Глава 4. Моделирование квазилинейных режимов в длинных линиях на основе
уравнения Шредингера
4.1. Цель исследования
4.2. Модель вычислений
4.3. Резул ьтаты исследований
4.4. Выводы по главе
Заключение
Библиографический список использованной литературы
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Проблема увеличения широкополосности волоконно-оптических линий передачи (ВОЛП), в особенности уже построенных и эксплуатируемых, является одной из центральных не только для операторов телекоммуникационных услуг, но и для исследователей.
Полоса пропускания оптического волокна в диапазоне с минимальным поглощением имеет ширину 15 ТГц, а всего волокна оценивается величиной 30 ТГц. Однако только недавно был преодолен рубеж скорости передачи 1 Тбит/с. Оптические линии, построенные пять, десять лет назад, базируются на кабеле со стандартным одномодовым волокном (8МР). Проектировались такие линии передачи для работы на скорости до 2,5 Гбит/с. Вместе с тем, оптические линии связи обладают большим эксплуатационным запасом. И если принять во внимание, что стоимость оптической линии составляет от 50 до 70 процентов общей стоимости проекта сети, то решение задачи увеличения широкополосности существующих ВОЛП может дать значительный экономический эффект.
В современные оптические сети уже на стадии проектирования закладывается возможность высокоскоростной передачи информации, что обуславливается уменьшением влияния дисперсии групповых скоростей (ДГС) и затухания волокна на распространяющийся сигнал. Это достигается, чаще всего, применением оптических волокон с компенсированной дисперсией, использованием оптических усилителей и корректоров. Конфигурация линии, последовательность размещения дополнительных элементов определяется характеристиками проектируемого оборудования. Кроме того, внедряются солитонные системы передачи и системы со спектральным уплотнением.

Как известно, при легировании эрбиевого волокна различными примесями можно существенно уменьшить неравномерность спектра усиления. В [23] показано, что можно получить неравномерность спектра усиления порядка 3 дБ в диапазоне 1532 - 1608 нм (76 нм) для эрбиевого усилителя, легированного теллуром, при использовании эквалайзера на основе интерферометра Маха-Цендера. Каскадное включение такого усилителя с волоконным усилителем, легированным ионами тулия (Тт3+) дает полосу усиления 113 нм. В этом случае формируется два рабочих окна: 1446 - 1483 нм (для Тт3+-усилителя) и 1532 -1608 нм (для Ег3+: 77-усилителя).
Созданные в последнее время волоконные усилители, кроме перестраиваемых фильтров содержат цепи, осуществляющие динамическую коррекцию выходного сигнала. Стабильность выходного сигнала усилителя определяется стабильностью уровня инверсной населенности. Поэтому, применение активного контроля параметров усилителя позволяет поддерживать фиксированный уровень инверсной населенности. Для этого используют в усилителе цепи обратной связи, которые могут быть оптоэлектронными, либо полностью оптическими [21]. Это позволяет поддерживать заданную равномерность спектра усиления даже при изменении параметров входного сигнала, что может произойти, к примеру, при изменении числа каналов, флуктуации мощности излучения в волокне [20, 21, 22, 24, 25]. Например, в схеме корректора, представленной в [20], есть цепь контроля аттенюатора, включенного после усилителя и фильтра, подавляющего шум усиленной спонтанной эмиссии (ASE), цепь контроля мощности накачки и цепь контроля измерительного канала.
При построении динамического корректора, в качестве цепи обратной связи может использоваться стимулированное бриллюэновское рассеяние (SBS) [25]. Применение такого метода в восьмиканальной системе WDM дает величину изменения уровня мощности в одном канале менее 1дБ при динамическом диапазоне 10 дБ.