Сети и системы связи

Описан новый метод изготовления оптического канального волновода в Ga:La:S халькогенидном стекле, основанный на прямой записи (лямбда-244 нм) УФ излучением лазера непрерывной волны. С помощью данного метода созданы одномодовые канальные структуры хорошей формы с низкими потерями при распространении ЭКВИВ0,38±0,05 дБ/см на 1,3 мкм длине волны. Разработанные структуры м. б. использованы при создании оптических передатчиков, приемников и модуляторов оптических систем связи.

Для получения трубки с заданными внешним и внутренним радиусами необходимо подобрать параметры процесса вытяжки, такие как внешний диаметр фильеры d[внеш], внутренний диаметр фильеры d[внутр], высота холодильника h, скорость вытяжки ню, температура в печи Т. Делать это методом простого подбора очень трудно и дорого. Именно поэтому возникает необходимость моделирования процесса вытяжки трубки. Описываются две модели, с помощью которых можно с некоторой погрешностью рассчитать геометрию готовой трубки. Первая модель основана на планировании эксперимента, второй – на решении уравнений Навье-Стокса.

Представлены результаты экспериментального исследования спектра поглощения образцов кварцевого стекла, внутренняя структура которых изменена действием деформации. Последнее состоит в измельчении размеров зерна кварцевого кристаллита. В результате эксперимента выявлено отличие спектров поглощения деформированных и недеформированных образцов. Анализ возможного действия рассеяния на неоднородностях (микротрещинах и т. д.) и отличий спектров позволил сделать вывод об изменении квантового состояния зерен. С целью изучения возможности применения деформированных стекол при построении перспективных оптических компонентов экспериментально исследовано вынужденное рассеяние Мандельштама-Бриллюэна (ВРМБ) в полученных образцах. Приведена схема эксперим. установки, аналитический вывод выражения для коэф. отражения ВРМБ, результаты эксперим. и аналитических исследований.

Предлагаются 3 новых схемы кодирования с прямым исправлением ошибок (FEC) для оптических систем передачи на большие расстояния. Обсуждаются недостатки существующих схем кодирования. Представлены результаты моделирования характеристик каскадных кодовых конструкций на основе кодов Рида-Соломона (РС): РС (255, 239)+PC (255, 239), PC (255, 239)+PC(255, 223). Эти конструкции обеспечивают дополнительный элергетический выигрыш > (2:-3) дБ, соответственно, по сравнению с PC-одом (255, 239) при вероятности ошибки на бит ЭКВИВ10{-13}. Дано описание структуры цикла передачи, которая м. б. использована при реализации кодеков.

Аналоговые и/ими цифровые системы КТВ на основе оптических волокон испытывают сложные искажения 2-го порядка, вызванные взаимодействием отклонений усиления усилителя на легированном волокне и линейной ЧМ лазера, вызванной модуляцией. Представлены результаты измерения отклонения усиления для аналого/цифровых систем передачи, использующих оптические усилители на волокне, совместно легированном Er-Yb. Численно оценен вклад отклонения усиления на искажения 2-го порядка системы передачи. Полученные результаты хорошо совпадают с данными прямых измерений искажений 2-го порядка с и без усилителей.

Описан новый метод для оптического гетеродинного детектирования в системах типа радио по волокну диапазона мм-волн. Ключом к детектированию является использование удаленного локального двухмодового оптического излучения. Предложенный метод, в принципе, свободен от лазерного фазового шума. Метод также теоретически устойчив к отрицат. влиянию дисперсии оптического волокна, т. к. выделяется только 2 компоненты оптического сигнала из локального оптического излучения. Устойчивость существует даже, если передаваемый оптический сигнал в формате с 2-мя боковыми полосами.

Экспериментально исследуется подавление дисперсионных искажений сигналов в дальних быстродействующих системах волоконно-оптической связи. Анализировалось подавление искажений 40 Гбит/с сигналов в 10*100 км линиях. Для компенсации искажений в линию вводились 2 км участки волокон с модами более высоких порядков. Перед участками волоконными решетками с большими периодами мод LP[01] преобразовывалась в моду LP[02], а за участками др. решеткой восстанавливалась в моду LP[01]. Эффективности преобразования составляли 99% в интервале 43 нм при центр. длине волны 1545 нм. После прохождения сигнала через всю 1000 км линию с данной компенсацией искажения сигналов находилось в пределах 1 дБ.

Приведены варианты реализации сетей доступа, в которых применяются в качестве среды передачи медные и оптические кабели. Отмечено, что сети со спектральными мультиплексированием довольно просто соединяются с магистральными сетями, сохраняя при этом скорости и протоколы передачи. Рассмотрены способы реализации широкополосного волоконно-оптического доступа. Перечислены преимущества пассивных оптических сетей. Представлено одно из возможных техн. решений.

Для генерации спектрально эффективной оптической метки/нагрузки с плотным спектральным мультиплексированием (DWDM) использовались новые технологии подавления и выделения оптической несущей. Проведено сравнение преимуществ и недостатков различных технологий, используемых в наст. время для генерации меток. Численно и экспериментально исследованы характеристики передачи оптической метки и нагрузки. Эти результаты показали, что генерация и передача оптической метки и нагрузки используя технологию подавления и выделения оптической несущей м. б. использованы при построении городских сетей связи большой площади и основной сети.

Исследуются характеристики блокировки полностью оптических сетей 2-х типов: с выбором длины волны и с переключением длин волн при применении адаптивных алгоритмов маршрутизации и динамических алгоритмов выбора обходных путей. Приводится анализ динамического назначения длин волн в сочетании с алгоритмом адаптивного выбора маршрутов. Численные расчеты показали, что многоволоконная сеть с выбором длин волны является реальной альтернативной сети с переключениями длин волн, а динамический алгоритм с обходными путями также хорошо может заменить алгоритм адаптивной маршрутизации. Результаты показывают также, что эффективность различных алгоритмов динамической маршрутизации сильно зависит от структуры сети и числа обходных путей.

Optical Ethernet только тогда может рассчитывать на успех, когда провайдеры услуг начнут продавать своим клиентам соответствующий сервис и поддерживать его. Оборудование само по себе облегчает провайдерам задачу по совершенствованию своих предложений и повышению оборота. Стоимость оборудования снижается: в крупных городских сетях с высоко производительным оборудованием Optical Ethernet расходы на его закупку могут уменьшиться более чем вполовину по сравнению с SDH/SONET. Эта оценка включает анализ затрат производителей SDH/SONET с учетом понижения расходов на их собственные продукты. Как следствие, пользу смогут извлечь не только крупные провайдеры услуг, но и практичные новички, которым нужно будет инвестировать в оборудование совсем немного, чтобы получить соответствующий оборот.

Предложена новая крупномасштабная звездообразная волоконно-оптическая сеть со спектральным уплотнением каналов, с распределенным отражением и одним переприемом, которая позволяет устранить недостатки ранее предлагавшихся структур. Разработанная архитектура повышает надежность сети, ее пропускную способность и гибкость. Пропускная способность линий также существенно возрастает. Приведены архитектура сети и структурные схемы отдельных модулей и узлов. Рассчитано макс. число узлов, которое сеть способна поддерживать.

Экспериментально показано, что при использовании методов обращения волнового фронта (ОВФ) для самонаведения лазерного излучения на удаленные объекты доля излучения, попадающего точно на объект, составляет 80%±10% от всей энергии, отраженной от ОВФ-зеркала, и в большинстве случаев слабо зависит от величины турбулентности атмосферы и длины трассы, несмотря на значительную величину апертурных потерь.

Лазеры с синхронизацией мод использовались для генерации набора синхронизированных по фазе оптических частот в период. сетке. Период. и фазовая когерентная природа гребенки оптических частот делает возможным их использование синтеза оптических и РЧ произвольных форм волны с высоким качеством характеристик. Полученные оптические частотные компоненты м. б. использованы для систем связи, основанных на прямом детектировании, плотном спектральном мультиплексировании, спектральном мультиплексирование с когерентным детектированием и т. д..

Предложен новый вид поляризационно независимого эл.-оптического модулятора, в котором необходим только 1 кусок эл.-оптического кристалла. Существенно упрощена конструкция и процесс изготовления такого модулятора. С применением теории связанных волн линейного эл.-оптического эффекта детально исследовано распространение света через модулятор. Результаты исследований показали, что интенсивность выходного света не зависит от состояния поляризации вводимого света. Приведена оптим. конструкция эл.-оптического кристалла.

Продемонстрировано преобразование длины волны без ошибок и вне зависимости от характера последовательности на скорости 160 Гбит/с. В схему преобразователя входят: полупроводниковый оптический усилитель со временем восстановления >90 пс и оптический полосовой фильтр, размещенный на выходе усилителя. Показано, что применение такого фильтра с центр. длиной волны, сдвинутой в сторону синего относительно цент. длины волны конвертируемого сигнала, уменьшает время восстановления преобразователя длины волны до 3 пс. Преобразователь выполнен с использованием коммерчески доступных компонентов с волоконными выводами. Устройство имеет простую конфигурацию и м. б. легко интегрировано.