Усиление оптического сигнала.

По мере распространения оптического сигнала происходит его ослабление, а также уширение импульсов из-за дисперсии => ограничение максимальной длины безретрансляционного участка волоконно-оптического сег­мента.

Если же максимальная допустимая длина между приемником и передатчиком превы­шена, то необходимо в промежуточных точках линии связи добавлять один или несколько ретранслятор: выполняет функцию усиления оптического сигнала, и дополнительно (при цифровой передаче) может восстанавливать форму импуль­сов, уменьшать уровень шумов и устранять ошибки – такой ретранслятор называется регене­ратором.

Типы ретрансляторов

По методу усиления оптического сигнала ретрансляторы подразделяются на две катего­рии: повторители и оптические усилители.

В волоконно-оптических системах локальных сетей повторители значительно больше распространены, чем оптические усилители, в то время как при построении оптических маги­стралей оптические усилители играют незаменимую роль.

Повторитель (электронно-оптический повторитель) сначала преобразует оптический сигнал в электрическую форму, усиливает, корректирует, а затем преобразовывает обратно в оптический сигнал, рис. 4.12 а. Можно представить повторитель как последовательно соеди­ненные приемный и передающий оптические модули. Аналоговый повторитель, в основном, выполняет функцию усиления сигнала. При этом вместе с полезным сигналом усиливается также входной шум. Однако при цифровой передаче повторитель наряду с функцией усиления может выполнять функцию регенерации сигнала, свойственную цифровому оптическому приемнику, рис. 4.6 б. Обычно блок регенерации охватывает цепь принятия решения и таймер. Блок регенерации восстанавливает прямоугольную форму импульсов, устраняет шум, ресинхронизирует передачу так, чтобы выходные импульсы попадали в соответствующие тайм-слоты. Повторитель может и не содержать таймера и восстанавливать прямоугольную форму импульсов по определенному порогу, независимо от того, на какой скорости ведется переда­ча. Такие "средонезависимые" повторители применяются в локальных сетях, где имеет место асинхронный режим передачи.

Оптический усилитель (ОУ), в отличие от повторителя, не осуществляет оптоэлектронного преобразования, а сразу производит усиление оптического сигнала, рис. 4.12 б. Оптиче­ские усилители не способны в принципе производить регенерацию оптического сигнала. Они в равной степени усиливают как входной сигнал, так и шум. Кроме этого, вносится собствен­ный шум в выходной оптический канал.

 

Число компонентов ОУ значительно меньше, чем у повторителя. ОУ имеет более высокую надежность, чем повторитель. Это важное преимущество при создании ретрансляторов при прокладке подводного ВОК. ОУ не привязан к скорости передачи, в то время как повторитель обычно исполняется для работы на определенной скорости. Именно на эту скорость конфигурируется таймер повторителя.

Повторитель работает с одним сигналом. ОУ может одновременно усиливать несколько оптических сигналов, представленных несколькими длинами волн (WDM сигнал) в пределах определенного интервала, который называется зоной усиления. Это позволяет наращивать пропускную возможность линии связи, на которой установлены ОУ, без добавления новых во­локон.

Повторители для цифровых линий связи

Хотя повторители для цифровых линий связи могут быть независимыми от среды, большинство из них рассчитано на вполне определенный стандарт.

В локальных сетях рас­пространены повторители, преобразующие сигналы из многомодового (mm) в одномодовое (sm) волокно. Такие повторители получили название конвертеры. Широко распространены FDDI (100 Мбит/с),ATM (155 Мбит/с), ATM (622 Мбит/с) sm/mm конвертеры.

Оптические усилители

Эти устройства обеспечивают внутреннее усиление оптического сигнала без его преоб­разования в электрическую форму. Они используют принцип индуцированного излучения, аналогично лазерам. Существует пять типов оптических усилителей.

1.Усилители Фабри-Перо. Усилители оснащаются плоским резонатором с зеркаль­ными полупрозрачными стенками. Они обеспечивают высокий коэффициент усиления (до 25 дБ) в очень узком (1,5 ГГц), но широко перестраиваемом (800 ГГц) спектральном диапазоне. Кроме этого, эти устройства не чувствительны к поляризации сигнала и характеризуются сильным подавлением боковых составляющих (ослабление на 20 дБ за пределами интервала в 5 ГГц). В силу своих характеристик, усилители Фабри-Перо идеально подходят для работы в качестве демультиплексоров, поскольку они могут всегда быть перестроены для усиления только одной определенной длины волны одного канала из входного многоканального WDM сигнала.

2.Усилители на волокне, использующие бриллюэновское рассеяние. Стимулиро­ванное бриллюэновское рассеяние – это нелинейный эффект, возникающий в кремниевом волокне, когда энергия от оптической волны на частоте, скажем, f₁ переходит в энергию но­вой волны на смещенной частоте f₂. Выходной сигнал со­средоточен в узком диапазоне, что позволяет выбирать канал с погрешностью 1,5 ГГц.

3.Усилители на волокне, использующие рамановское рассеяние. Стимулирован­
ное рамановское рассеяние - также нелинейный эффект, который подобно бриллюэновскому рассеянию может использоваться для преобразования части энергии из мощной волны накачки в слабую сигнальную волну. Однако, при рамановском рассеянии частотный сдвиг между сигнальной волной и волной накачки |f2-f1| больше, а выходной спектральный диапазон

4.Полупроводниковые лазерные усилители (ППЛУ). Основу ППЛУ составляет актив­ная среда, аналогичная той, которая используется в полупроводниковых лазерах. В ППЛУ отсутствуют зеркальные резонаторы, характерные для полупроводниковых лазеров. Для уменьшения френелевского отражения с обеих сторон активной среды наносится специальное покрытие толщиной λ / 4 с согласованным показателем преломления.

ППЛУ не получили столь широкого распространения, как усилители на примесном волокне. Т.к. свойственны два существенных недостатка.

Светоизлучающий активный слой имеет поперечный размер несколько микрон, но тол­щину в пределах одного микрона, что много меньше, чем диаметр светонесущей части опти­ческого волокна (~ 9 мкм - для одномодового волокна). Вследствие этого большая часть све­тового потока из входящего волокна не попадает в активную область и теряется, что умень­шает КПД усилителя. Увеличить КПД можно, поставив между входящим волокном и активной средой линзу, но это приводит к усложнению конструкции. Второй недостаток имеет более тонкую природу. Дело в том, что выход (коэффициент усиления) ППЛУ зависит от направления поляризации и может отличаться на 4-8 дБ для двух ортогональных поляризаций. Это нежелательно, так как в стандартном одномодовом волокне поляризация распространяемого светового сигнала не контролируется. Мощность светового потока данной поляризации может флуктуировать вдоль длины. Отсюда вытекает, что коэф­фициент усиления ППЛУ зависит от неконтролируемого фактора. Можно уменьшить эту зави­симость от поляризации путем установки двух лазеров - возможно как параллельное (требу­ется пара разветвителей), так и последовательное их подключение.

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: