Исследование и разработка методов повышения эффективности ВОСП с дисперсионным управлением

• Автор: Павлов, Всеволод Николаевич
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 151 с. : ил.

Глава 1. Анализ современных волоконно-оптических систем передачи

с дисперсионным управлением

1.1. Определение объекта исследования

1.2. Анализ линейных и нелинейных эффектов в оптическом тракте ВОСП

1.3. Сравнительный анализ форматов модуляции оптического сигнала

1.4. Анализ вариантов построения оптического тракта ВОСП с дисперсионным управлением

1.5. Формирование общего подхода к решению задачи повышения эффективности ВОСП

Выводы

Глава 2.Разработка математической модели ВОСП с дисперсионным

управлением

2.1. Общие положения методики моделирования

2.2. Моделирование процесса распространения сигнала одного оптического канала в идеализированном оптическом тракте
2.3. Оценка амплитудного и временного джиттеров, образующихся в результате наложения на передаваемый в оптическом тракте сигнал шума оптических усилителей
2.4. Моделирование временного джиттера, обусловленного эффектом фазовой кросс-модуляции
2.5. Оценка коэффициента ошибок передачи
Выводы
Глава 3.Исследование ВОСП с дисперсионным управлением,
обеспечивающих передачу со скоростью 10 Гбит/с на канал
3.1. Исследование влияния параметров оптического тракта ВОСП с
дисперсионным управлением на ухудшающие факторы передачи

3.2. Исследование особенностей функционирования ВОСП при использовании комбинированных форматов модуляции оптического сигнала
3.3. Исследование влияния параметров спектрального разделения оптических каналов на оптимальное значение среднего дисперсионного параметра дисперсионного плана
3.4. Исследование влияния структуры и параметров дисперсионного плана на условия солитонного режима работы оптического тракта ВОСП
3.5. Исследование влияния посткомпенсации хроматической дисперсии на передачу сигнала в солитонных ВОСП с дисперсионным управлением
Выводы
Глава 4.Разработка и исследование эффективного метода
дисперсионного управления для высокоскоростных ВОСП
4.1. Анализ условий компенсации нелинейных искажений в оптическом тракте высокоскоростных ВОСП
4.2. Разработка оптического тракта, обеспечивающего компенсацию нелинейных искажений передаваемого сигнала в пределах усилительных участков
4.3. Исследование оптических трактов высокоскоростных ВОСП с дисперсионным управлением
4.4. Оптимизация параметров оптического тракта с компенсацией нелинейных искажений в пределах усилительных участков
Выводы
Заключение
Список литературы
Приложение

Актуальность проблемы. Современный этап развития общества характеризуется высокими темпами роста объёма передаваемой информации. В этих условиях особую важность приобретает решение проблемы повышения эффективности волоконно-оптических систем передачи (ВОСП), являющихся основным транспортным средством телекоммуникационной инфраструктуры. В рамках указанной проблемы возникают задачи совершенствования дисперсионного управления (ДУ) и формата передаваемого сигнала в оптических трактах (ОТ) ВОСП для магистральной сети связи. Их решение проводится на базе теоретических и экспериментальных положений нелинейной оптики, в развитие которой существенный вклад внесли отечественные и зарубежные учёные: Г. Агравал, A.C. Беланов, Е.М. Дианов, J1. Моле-науэр, В.Н. Серкин, А. Хасегава и др.
Технология дисперсионного управления, основанная на компенсации в ОТ ВОСП хроматической дисперсии (ХД), осуществляемой с помощью специальных оптических волокон (OB) или иных устройств, обеспечила значительное повышение эффективности ВОСП. Она была использована в системах как с традиционным, так и с солитонным методом передачи. В последние годы в ряде работ зарубежных авторов исследовалось влияние отдельных параметров распространённых вариантов ДУ на характеристики передачи сигнала в ОТ ВОСП с целью выявления путей дальнейшего повышения эффективности ВОСП. Однако вследствие наличия большого количества переменных на сегодняшний день эта задача решена далеко не полностью и является актуальной.
Качество передачи сигнала в оптическом тракте ВОСП с ДУ в значительной мере зависит от используемого формата модуляции. В ряде исследований было показано преимущество формата оптического сигнала RZ над форматом NRZ, имеющим в настоящее время массовое применение. Для реализации в ОТ передачи со скоростью 40 Гбит/с на канал были разработаны комбинированные форматы модуляции оптического сигнала, отличающиеся

Для моделирования комплексного воздействия на передаваемый сигнал эффектов ХД, ФСМ и МНЭ можно воспользоваться упоминавшимся выше ОНУШ, которое в этом случае для комплексной огибающей оптического
сигнала А{г,{) = Л/^н(2,/)ехр{4/(г)/ 2} может быть записано в виде:
& к=2 к
У2б[0,1], где г - пространственная координата в ОТ длиной I, / - время в системе координат, движущихся с групповой скоростью иг распространения сигнала, Р0 - пиковая мощность сигнала на входе оптического тракта;
-а(£)]с/£ - функциональная зависимость мощности сигнала
(нормированной) от координаты 2 в ОТ, g(z) и а(г) - зависимости от координаты г коэффициентов усиления и затухания.
В случае сосредоточенного усиления зависимость коэффициента усиления от координаты г может быть представлена в виде:
g(z)='ZG,5(z-zУl)’ . (2-5)

где - коэффициент усиления /-го ОУ, расположенного в точке оптического тракта с координатой гУ), п - общее число усилителей в ОТ, 8(г)
дельта-функция. Для описания пространственной структуры оптического волокна в ОТ воспользуемся функцией Хевисайда [76]:
0, г < 0;
ЗС(г) = -1/2, 2 = 0;
1, 2 > 0.
В этом случае можно записать:
Х(г)='£хгх(г-г,_1)-х(г-г1)] | ге[0,1], (2.6)

Хе{а, 0,5,у}, X, е {«,,£„£„ у,}, где Д 5, у- коэффициенты хроматической дисперсии, наклона дисперсион-