 |
Фильтрация оптических сигналов.
|
|
|
|
Сложные оптоволоконные системы, используемые в телекоммуникациях, позволяют одновременно вести тысячи разговоров. Существует несколько способов достижения этого, включая временное разделение каналов (TDM), которое вы моделировали в предыдущих экспериментах. Другой метод включает объединение нескольких источников света в оптоволоконном кабеле, причем каждый источник работает на своей длине волны. Этот прием называется спектральным уплотнением (Wavelength Division Multiplexing, WDM) и будет рассмотрен в следующем эксперименте.
В системах WDM необходимы фильтры, чтобы пропускать свет с одной длиной волны и задерживать остальные. При моделировании WDM с помощью Emona FOTEx доступны красные и зеленые WDM-фильтры. Красный WDM-фильтр пропускает на выход красный свет относительно нетронутым, но ослабляет другие, в том числе зеленый. Зеленый WDM-фильтр пропускает зеленый свет, но задерживает красный.
Разделение и объединение
Как вам известно, чтобы электрически соединить два неизолированных медных проводника требуется их контакт лишь в одной точке. Это позволяет легко разделить и направить в два или более разных места электрические сигналы, передаваемые по проводнику. Однако разделение световых сигналов, передаваемых по оптоволокну, далеко не так просто. Оптоволокно разработано так, чтобы передаваемый на другой конец свет находился в сердцевине проводника (с использованием полного внутреннего отражения). То есть очень малое количество света, вошедшего в проводник, может теряться вдоль его длины. Ясно, что световой сигнал нельзя разделить, просто соединив оптические проводники в какой-то точке, как медные проводники.
В одном из методов оптического разделения используется явление имеющих место на практике потерь небольшого количества световой энергии в тонком стекловолокне при распространении света по длине оптоволокна. Таким образом, становится возможным передать часть света из одного световода в другой, поместив достаточно длинные отрезки стекловолокна достаточно близко. Вариантом этой идеи является увеличение близости между оптическими проводниками (а, следовательно, уменьшение длины, вдоль которой осуществляется связь между волокнами) путем сваривания сердцевин оптоволокна. Оптическое устройство, предназначенное для разделения света подобных образом, называется разветвителем со сваренными сердцевинами (fused-fiber coupler), и Emona FOTEx содержит два подобных модуля.
|
|
|
Конструкция разветвителя со сваренными сердцевинами схематично показана на рисунке 1.
Рисунок 1
Это устройство содержит четыре порта (то есть входа-выхода), которые обозначаются буквами алфавита от А до D. Порты А и D - концы одного из световодов, поэтому световой сигнал, поданный на один порт, должен появляться на другом. Другими словами, свет из порта А появляется в порту Ъ, и наоборот. Аналогично, порты В и С - концы другого световода, потому световой сигнал, поданный в один из них, появляется в другом (то есть, из В в С и из С в В).
Сварка сердцевин световодов позволяет свету легко передаваться между ними в одной точке разветвителя. Таким образом, получаются дополнительные пути сигналов: от А к С, от С к А, от В к D, от D к В.
Важно отметить, что большая часть света проходит по световоду непосредственно (от А к D), чем косвенно (от А к С). Это значит, на выходах будет наблюдаться различие в интенсивности светового сигнала (на выходах с непосредственной связью с источником свет будет ярче). Поэтому прямые сигнальные пути называются сильными маршрутами (путями), а косвенные -слабыми. Это показано в таблице 1.
|
|
|
Таблица 1
| Сильные пути | Слабые пути |
| От А к D | От А к С |
| От D к А | От С к А |
| От В к С | От В к D |
| От С к В | От D к В |
Интересно, что существует еще четыре нежелательных маршрута, возникающих из-за отражения и и рассеивания света в местах контактирования волоконных проводников: от А к В, от В к А, от D к С, от С к D. Интенсивность света на выходах этих маршрутов очень мала, но они все равно могут вызывать проблемы, требующие решения, в зависимости от того, для каких целей используются разветвители.
И, наконец, разветвитель может использоваться не только для разделения, но и для объединения сигналов. Например, пусть сигнал поступает на порт А. Из предыдущего обсуждения нам известно, что сигнал появится на порте D (сильный) и порте С (слабый). Если в то же время подать другой сигнал на порт В, он также появится на порте D(слабый) и порте С (сильный). Ясно, что оба выходных порта теперь содержат объединенную световую информацию с обоих источников. Это очень полезное свойство будет использовано в следующих экспериментах.
В этом эксперименте вы начнете с изучения работы красного и зеленого WDM-фильтров Етопа FOTEx. Затем вы используете разветвитель (Coupler Module) для разделения оптических сигналов и сравните сильные и слабые пути. Наконец, вы используете разветвитель для объединения оптических сигналов. На этой стадии анализ будет проводиться только на качественном уровне. Количественный анализ производительности данных устройств будет проведен в последующих экспериментах.
Выполненные работы.
|
|
|
