Курсовая работа: Технології WDM

На сьогодні оптичні комутатори існують двох типів: О/Е/О та фотонних О/О/О (тобто повністю оптичних), кожний з яких має свою сферу застосування.

Комутатори О/Е/О типу є "інтелектуальними" порівняно з фотонними О/О/О комутаторами. Повністю оптичні фотонні комутатори О/О/О типу дають змогу перейти до повністю оптичних мереж.

Повністю оптичні комутатори О/О/О типу здійснюють комутацію без перетворення оптичного сигналу в електричний. Прикладом такого типу комутаторів може бути комутатор із 3D MEMS (трьохмірною електромеханічною системою).

Така система використовує механізми нахилу та керування MEMS дзеркальною матрицею у трьохмірному просторі для комутації потоків. Недоліком такого класу оптичних комутаторів є повільність переключення (порядку мілісекунд).

Електрооптичні комутатори на відміну від повністю оптичних комутаторів окрім комутації потоків (крос-комутації) можуть виконувати:

функцію 3R регенерації.

комутацію за довжинами хвиль - λ-комутація (за допомогою дисперсійних елементів).

комутацію за кодовою комбінацією (на основі таких мережних концепцій як GMPLS (базується на відомій в технології АТМ та ІР класичній концепцій MPLS) - мітки вводяться для різноманітних оптичних компонентів: оптичних волокон; довжин хвиль (λ-комутація) та групи довжин хвиль; оптичних вузлів комутації.

2.3.7. Хвильові розгалужувачі

Хвильові розгалужувачі у системах WDM використовують, коли потрібно розділити окремі інформаційні канали за заданою довжиною хвилі. Хвильові розгалужувачі є пасивними оптичними компонентами. Важливими їхніми параметрами є:

Високе значення перехідного загасання

Внесені втрати

2.3.8. Пристрої компенсації дисперсії

Пристрої компенсації дисперсії (ПКД) - надають сигналу дисперсію, рівну за величиною та протилежну за знаком дисперсії, набутій ним в лінійному волокні, та відновлюють первинну форму імпульсів. У модуля компенсації дисперсії є недолік, котрий полягає у великих значеннях вносимих втрат.

Компенсатори дисперсії є необов'язковими елементами WDM систем. Наприклад, можна використовувати послідовно з'єднані пари лінійних волокон з взаємно-оберненою дисперсією. Важливими параметрами ПКД є:

Вносимі втрати

Робоча смуга частот

Коефіцієнт компенсації дисперсії

Знак компенсуючої дисперсії

Компенсатори дисперсії зазвичай використовується спільно з оптичним підсилювачем, що дає можливість виконати 1R регенерацію.

2.3.9. Оптичні підсилювачі

Оптичні підсилювачі забезпечують безпосереднє підсилення всіх оптичних каналів, що передані WDM мультиплексором, без їх перетворення у електричні сигнали та знову у оптичні. Оптичні підсилювачі використовують різні активні оптичні середовища та нелінійні ефекти і лазери накачування та підсилюють сигнал, котрий проходить через них. Вони не виконують 3R регенерацію, на відміну від регенераторів. На практиці в лінії між регенераторами може застосовуватись до 10 оптичних підсилювачів (на кількість оптичних підсилювачів впливає вносимий підсилювачем шум).

Оптичні підсилювачі обов'язково використовується після WDM мультиплексора і перед WDM демультиплексором для компенсації енергетичних втрат.

Параметри оптичних підсилювачів наступні:

Коефіцієнт підсилення каналу

Рівномірність коефіцієнта підсилення

Поляризаційна залежність коефіцієнта підсилення

Профіль підсилення

Підсилене спонтанне випромінювання

Шум-фактор

Типи оптичних підсилювачів

Підсилювач на волокні, що використовує розсіювання Мандельштама-Брілюена.

Стимульоване розсіювання Мандельштама-Брілюена - нелінійне явище, за якого енергія оптичної хвилі (на частоті f1) переходить у енергію нової хвилі (на частоті f2) Якщо накачування відбувається на частоті f1, то такий підсилювач здатен підсилювати корисний сигнал на частоті f2.

Явище розсіювання Мандельштама-Брілюена виникає за потужності накачування порядку 10 мВт. Рівень стимульованого розсіювання Мандельштама-Брілюена є вищим за більшої ширини лінії лазера накачування та за більшої ефективної площі волоконного світловоду. Це розсіювання не виникає за довжин волокна, менших від 10 км.

Підсилювач на волокні, що використовує комбінаційне розсіювання Рамана.

Такі підсилювачі використовують нелінійне явище, пов'язане із стимульованим Раманівським розсіюванням. Раманівським, розсіювання назване на честь індійського фізика С.В. Рамана, котрий відкрив цей ефект у 1928 р. Принцип дії підсилювача полягає в тому, що фотон з частотою f1 при розсіюванні на молекулі речовини переходить на частоту f2. Якщо на частоті f2 передавати корисний сигнал, а потужність накачування на частоті f1 зробити достатньо високою, то Раманівське розсіювання стає стимульованим, а фотони - когерентними і волокно стає розподіленим підсилювачем, з коефіцієнтом підсилення, пропорційним накачуванню.

Таким чином, принцип дії Раманівських підсилювачів тотожній підсилювачам з розсіюванням Мандельштама-Брілюена, однак зсув між частотою корисного сигналу, що підсилюється, та частотою хвилі накачування є більшим. Діапазон підсилення також є більшим, що дозволяє підсилення одразу кількох каналів WDM системи. Явище розсіювання Рамана виникає при потужності накачування порядку 1 Вт.

Рманівські оптичні підсилювачі поділяють на:

Співнаправлені (в котрих енергія накачування здійснюється в напрямку розповсюдження корисного сигналу)

Зворотньонаправлені (в котрих енергія накачування здійснюється в напрямку, протилежному напрямку розповсюдження корисного сигналу)

Двонаправлені (в котрих енергія накачування здійснюється в обох напрямках)

Параметричні оптичні підсилювачі

Оптичні підсилювачі, що викокористовують ефект чотирихвильового змішування. Такі підсилювачі потребують великої потужності накачування (порядку ЗО ÷ 70 Вт), мають значний коефіцієнт підсилення (до 50 дБ), але їх реалізація потребує значної складності, що стримує їхнє практичне використання.

Напівпровідникові оптичні підсилювачі

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5