Сети и системы связи

Изобретение относится к области волоконной оптики и м. б. использовано в волоконных линиях связи в волоконных датчиках физ. величин. Световод содержит световедущую жилу, отражающую оболочку с пониженным показателем преломления относительно чистого кварцевого стекла, 2 нагружающих стержня, защитную оболочку из чистого кварцевого стекла и защитно-упрочняющее полимерное покрытие. Формируют дополнительную кварцевую оболочку, которую располагают между полимерным защитно-упрочняющим покрытием световода и защитной оболочкой, либо внутри нее. Защитная оболочка может содержать рассеивающие или (и) поглощающие оптическое излучение примеси. Изобретение обеспечивает за счет оптим. выбора параметров конструкции поляризующего световода и введения дополнительной кварцевой оболочки с определенными свойствами увеличение ширины рабочего спектрального окна поляризующего световода, уменьшение потерь проводимой поляризационной моды и увеличение коэф. поляризационной экстинкции. 11 ил.

Подробно рассмотрена технология изготовления двулучепреломляющих микроструктур в прозрачных материалах с помощью фс лазерных импульсов. В объеме прозрачного материала формируются изменения структуры субмикронного размера. Подобные изменения м. б. использованы при изготовлении 3-мерных оптических структур. Импульсы лазерного излучения создают пустоты, окруженные неизменным материалом. Показано, что размер пустот может контролироваться пространственным профилем вводимых лазерных импульсов.

Ставится цель улучшить характеристики интегрально-оптических устройств, использующих полосковые волноводы. От точности расположения полосков, напр., в V-образном разветвителе, существенно зависят результирующие характеристики устройства. Одним из вариантов контроля характеристик будущего устройства является изготовление реперных точек, на которые должны ориентироваться элементы будущего устройства. Обсуждаются варианты их миним. количества и оптим. расположения. Уделено внимание проблемам, связанным с использованием реперных точек для более точного размещения полосковых волноводов в интегрально-оптических схемах.

Общеизвестно, во всяком случае, среди производителей волоконно-оптич. кабеля, что возможность применения последнего в диапазоне температур или силовых воздействий обеспечивается избыточной длиной оптического волокна по отношению к длине оптич. модуля или кабеля. Часто по величине избыточной длины предпринимаются попытки оценки эксплуатационного ресурса изделий или сравнения параметров технологич. процессов их изготовления. Подобный подход не всегда корректен, а иногда просто недопустим. Во-первых, не существует единой методики измерения величины избыточной длины. Исследования показывают, что достаточно универсальная методика вряд ли возможна из-за большого числа факторов, влияющих на результат измерения. Во-вторых, величина избыточной длины не остается неизменной в течение процесса изготовления кабеля. Например, прикладываемые к оптическому модулю растягивающие усилия в процессе намотки или скрутки вызывают растяжение оболочки модуля, что, естественно, изменяет начальное значение избыточной длины. Величина этого изменения, в свою очередь, зависит не только от размеров модуля и материала, но и от срока и условий хранения модуля после его изготовления. Можно утверждать, что понятие избыточной длины является хорошей иллюстрацией для объяснения механизма функционирования элементов конструкции кабеля, обеспечивающего неизменность параметров каналообразующего элемента – оптич. волокна при переменных силовых и температурных воздействиях. Однако величину избыточной длины в качестве параметра для сравнения технологических процессов или оценки диапазона допустимых воздействий, за редким исключением, необходимо применять с осторожностью. Связать напрямую характеристики всех используемых в конструкции кабеля материалов, технологич. параметры всех операций изготовления кабеля с его эксплуатационными характеристиками возможно лишь при условии использования мощной, предельно автоматизированной базы данных и экспертных систем.

Программой модернизации технологической связи на российских железных дорогах предусмотрено создание цифровой системы оперативно-технологической связи (ОТС), которая предназначена для оперативного управления эксплуатацией железнодорожного транспорта. Система ОТС организована по цифровым каналам строящихся волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) на базе отечественной аппаратуры типа ДСС, DX-500 ЖТ, Обь-128Ц, KS2000R и ОТСЦМ. На железных дорогах страны ОТС заменит аналоговую систему, действующую на морально и технически устаревшем оборудовании не рассчитанном для работы по ВОЛС.

Исследована возможность симметричной компенсации дисперсии в оптических линиях. Аналитически показано, что временное и амплитудное дрожание м. б. полностью подавлено с помощью деления компенсации дисперсии поровну между входной и выходной ВОЛС в системе, где профиль мощности симметричен относительно центра. Дано объяснение динамики такого подавления и показано теоретически и экспериментально, что использование симметричной компенсации в реальной системе может привести к существенному улучшению ее характеристик.

Представлены результаты компенсации внутриканальных нелинейностей в 40-Гбит/с 32*100 км системе с передачей в формате с возвратом к нулю и относит. фазовой манипуляцией при отсутствии симметрии мощности сигнала. В приведенной структурой схеме эксперим. установки для компенсации используется одно устройство для обращения волнового фронта на LiNbO[3]. Получено улучшение коэф. ошибок в 20 раз. Уменьшение искажений при передаче позволяет достичь протяженности системы передачи от 5200 до 6400 км с измеренным BER=5*10{-4}. Исследовано влияние обращения волнового фронта и преобразования дисперсии на оптическое поле импульсов.

Рассматриваются различные варианты кодирования и декодирования в современных волоконно-оптических системах многостанционного доступа с оптическим кодовым разделением каналов (OCDMA). Описываются различные варианты схем построения многоканальных систем передачи с бинарной модуляцией по интенсивности и прямым расширением спектра. Приводятся выражения для вероятности ошибки в таких системах и результаты числового расчета характеристик ошибки на выходе декодера в зависимости от излучаемой мощности, структуры кодера и декодера, выбора кодовой последовательности.

Представлены результаты исследования модуляционной нестабильности в керровском оптическом волокне. Исследования проводились с учетом совместного влияния период. изменений мощности и управления дисперсией. Показано, что период. управление дисперсией и период. усиление создают нестандартные АМ боковые полосы, которые, по существу, не зависят друг от друга. Установлено, что шум усиленной спонтанной эмиссии препятствует росту боковых полос при достаточно протяженной передаче.

Исследованы методы прямого исправления ошибок в SDH/SONET волоконно-оптических сетях связи с т. зрения их возможного применения при плотном спектральном мультиплексировании. Проведена оценка влияния стратегии прямого исправления ошибок на основные характеристики. Предложен метод внутриполосного кодирования, который м. б. использован в сверхширокополосных оптических сетях. Методом моделирования и с помощью эксперим. исследований показана перспективность применения предложенного метода прямого исправления ошибок с кодом Рида-Соломона (244,240,9).

Влияние атакующих соединений может распространяться быстро до различных частей полностью оптических сетей связи. Такие атаки отрицат. влияют на нормальный трафик и могут, как вызвать деградацию услуги, так и напрямую отказать в обслуживании. Быстрое обнаружение и локализация источника атаки может устранить потери большого количества данных в полностью оптических сетях связи. Мониторинг атак может собирать информацию от соединений и узлов для диагностики. Однако, для обнаружения источников атак необходимо поместить мониторы во все узлы. Разработаны модели атак в виде перекрестных искажений и узла с монитором.

В противовес дорогим и неэффективным решениям, основанным на синхронной цифровой иерархии, все большее распространение получают сети пакетной передачи с разделением каналов по длинам волн. Проведен сравнительный анализ кольцевых и звездообразных схем. В обоих типах схем используется разделение каналов по длинам волн: в кольце путем синхронного разделения, а в узле на основе применения дифракционной решетки AWG (Arrayed – Waveguide Grating). Рассматриваются схемы с использованием систем TT-FR (Tunable Transmitter and Fixed Receiver, т. е. настраиваемый передатчик и фиксированный приемник) и TT-TR (расстраиваемые передатчик и приемник). Приводятся оценки средней производительности, потерь пакетов и средней задержки.

Экспериментально продемонстрирована сверхвысокоскоростная (40, 80 и 160 Гбит/с) передача оптического сигнала в наземных системах передачи от точки к точке и прозрачных волоконно-оптических сетях, построенных на кроссовых коммутаторах и мультиплексорах ввода/вывода. Без использования прямого исправления ошибок продемонстрирована 40 Гбит/с передача на 2000 км на основе отдельной системы, 80 Гбит/с передача на 1200 км и 160 Гбит/с передача на 300 км (все со 100-км передающими пролетами наземного типа). В дополнение предложен новый подход для генерации сверхвысокоскоростных сигналов с коррелированной фазой.

Показано, что при сверхпротяженной передаче в волоконно-оптической сети связи с уплотнением каналов по длине волны с пропускной способностью 40 Гбит/с на канал важную роль играет выбор соотв. формата модуляции. Предложен краткий обзор форматов передачи достаточно устойчивых относительно нелинейности волокна, дисперсии групповой скорости, поляризационной дисперсии мод и эффективности использования спектра. Подробно рассмотрен формат с возвратом к нулю с подавленной несущей. Разработаны новые схемы детектирования. Применение таких схем позволяет реализовать на практике волоконно-оптические сети связи с уплотнением каналов по длине волны с пропускной способностью 40 Гбит/с на канал.

На основе представления входного поля в виде спектра распространяющихся мод развита модовая методика расчета распространения излучения в метал. прямоугольных волноводах при их возбуждении линейно поляризованными гауссовыми пучками. Теоретически и экспериментально изучены условия оптим. возбуждения, определена степень поляризации и рассмотрены условия восстановления пучков субмиллиметрового излучения при их передаче по волноводу.