Сети и системы связи

Рассчитана спектральная зависимость коэф. усиления и шума для 1,55 мкм полупроводникового оптического усилителя в линейном и насыщенном режиме работы. Расчеты проводились с помощью точного описания коэф. инверсной населенности n[sp], использующего детализированную модель усиления плотной матрицы и учитывающего неоднородность в продольном направлении плотности несущей. Результаты показали, что наименьший коэф. шума м. б. достигнут на длине волны, которая больше максимума усиления, а -3 дБ ширина полосы усиления возрастает в режиме насыщения. Исследованы характеристики InP матрицы коммутаторов объемом 4*4 на основе полупроводниковых оптических усилителей.

Реализован модуль двунаправленного оптического усилителя ввода/вывода, способный подавлять относит. шум интенсивности. При создании модуля использовался недорогой способ подавления дисперсии. Экспериментально осуществлена 14*10 Гбит/с двунаправленная передача оптических сигналов по станд. оптическому волокну со сдвинутой дисперсией длиной 200 км при вводе/выводе канала за каналом. Исследована возможность масштабирования модуля. Рассмотрены архитектура модуля и структурная схема эксперим. установки, в которой применялся данный модуль.

Продемонстрирован эффект от использования изолятора по середине в двухступенчатом усилителе на легированном эрбием волокне диапазона коротких длин волны (S-диапазона). По сравнению с системой без такого изолятора в новом усилителе существенно улучшены коэф. усиления и шума. Эти улучшения приписываются подавлению распространяющейся усиленной спонтанной эмиссии. Для усилителя с изолятором по середине усиление слабого сигнала может достигать 30 дБ, что на 15 дБ выше, чем у системы без изолятора, а насыщенная мощность м. б. ЭКВИВ12 дБм для входной мощности 0 дБм. Уменьшение коэф. шума м. б. от 1,2 до 2,8 дБ в диапазоне мощностей входного сигнала от -40 до -8 дБм при использовании изолятора.

Разработана схема оптического усилителя на легированном эрбием волокне с автоматическим усилением канал за каналом и функцией регулировки мощности. Особое внимание уделено схеме управления мощностью накачки и требованиям к схеме ОС. Разработаны повторители с усилителями, в которых используются новые функции высокоскоростного автоматического управления усилением и автоматического контроля уровня выходной мощности. Эти 2 схемы позволяют подавить флуктуации передаваемой мощности существующего канала, вызванные вводом или выводом всех др. каналов, до уровня менее, чем 0,45 дБ и сохранять постоянной выходную мощность в пределах 9 дБ диапазона входной мощности.

Представлены результаты эксперим. исследования динамик рамановских волоконных лазеров, которые используют оптические волокна, сильно легированные GeO[2], в качестве активной среды и лазер на легированном Nd{3+} волокне, излучающий на 2-х длинах волн (1060 и 1090 нм), в качестве источника накачки. Продемонстрировано несколько конфигураций накачки для генерации специфичного излучения Стокса, генерированного с помощью рамановского лазерного излучения или усиления. Изменяя отношение усиления/потери путем внесения внутрирезонаторных потерь для рамановского усиления или увеличивая длину рамановского волокна внутри каждой конфигурации можно усилить или рамановское усиление или лазерное излучение.

Предложено для устранения автомодуляции фазы, вызванной насыщением усиления, которая приводит к искажениям импульсов в полупроводниковом оптическом усилителе использовать сдвиг длины волны подстраиваемого оптического фильтра. Восстановленный или уширенный импульс м. б. получен после фильтрации усиленного импульса в полупроводниковом оптическом усилителе даже если короткий импульс имеет длину только 2-3 пс. Сдвиг длины волны позволяет существенно увеличить динамический диапазон входной мощности и направление сдвинутой прозрачной длины волны д. б. различно для 10 Гбит/с сигналов в формате с (к более длинным волнам) и без возврата к нулю (к более коротким).

Представлен новый метод выравнивания отношения С/Ш спектрально мультиплексированных каналов на конце каскада из нескольких оптических усилителей на легированном эрбием волокне с помощью предыскажений наравне с выбором соотв. параметров конструкции усилителей. Постоянное отношение С/Ш обеспечивает лучшее детектирование сигнала и качество обслуживания. Динамики метода выравнивания смоделированы как для одно-, так и для двухступенчатых конструкций усилителей. Модель для численного моделирования учитывает влияние временных изменений в усилителе.

Представлены результаты исследования передачи относит. шума интенсивности из накачки в сигнал в совместно накачиваемых рамановских усилителях. Теоретически и экспериментально рассмотрено влияние поляризационной природы стимулированного рамановского рассеяния на передачу относит. шума интенсивности. Хотя неполяризованная рамановская накачка обеспечивает поляризационно независимое усиление сигнала, показано, что правильное моделирование передачи относит. шума интенсивности требует учета поляризационной зависимости рамановского эффекта и поляризационной дисперсии мод волокна.

Построен гибридный усилитель, охватывающий диапазон от 1468 до 1568 нм. В конструкции устройства используется последовательное соединение усилителя на легированном туллием волокне, накачиваемом на 690 и 1400 нм, и широкополосного усилителя на легированном эрбием волокне, дополнительно легированного с высокой концентрацией церием. Усиление слабого сигнала составило 10 дБ, а коэф. шума сохранялся на уровне .

Проведено численное моделирование усилителя на активированном Er{3+} волокне. Для двух различных волокон показано изменение накачки, сигнала и мощности усиленного спонтанного излучения по длине волокна. Определены зависимости усиления сигнала и уровня шума от мощности накачки. Хорошее соответствие экспериментальных и теоретич. результатов показывает, что при моделировании были учтены все возможные каналы потерь в усилителе на волокне. А. А. Мирз.

Осуществлено повышение усиления в L-диапазоне путем использования источников вторичной накачки в форме широкополосного шума (усиленной спонтанной эмиссии). Для системы усилителя L-диапазона использование усиленной спонтанной эмиссии для улучшения коэф. усиления, накачка системы во встречном направлении относительно эмиссии, в то время как 980 нм накачка используется в конфигурации распространения в том же направлении, позволяет получить наилучшие характеристики усиления и коэф. шума. Для применений с высокой мощностью источники 980 нм излучения и усиленной спонтанной эмиссии должны использоваться для накачки во встречном направлении непосредственно для сигнала L-диапазона.

Представлены результаты измерения динамик усиления полупроводникового оптического усилителя на квантово-размерных структурах с широкой полосой усиления. Для измерений применялся метод пробной двухцветной накачки использующий оптические импульсы с длительностью на порядок выше 100 фс. Короткие оптические импульсы генерировались путем отбора компонентов с узким спектром из сжатых оптических импульсов непрерывного спектра с помощью оптических фильтров. Приведена структурная схема эксперим. установки для измерения.

Представлены результаты теор. исследования лазера с синхронизированными модами, в котором имеется полупроводниковый оптический усилитель в его кольцевом резонаторе. Последовательность узких импульсов с синхронизированной модой получается путем объединения нелинейного вращения плоскости поляризации в полупроводниковом оптическом усилителе и поляризационного фильтра, чья поляризационная ось установлена т. обр., что хвост оптических импульсов удаляется при каждом прохождении резонатора туда и обратно. Численно продемонстрирован процесс сужения импульсов. Характеристики импульсов определяются сверхскоростными динамиками усиления полупроводникового оптического усилителя и дисперсией резонатора.

Разработана методика проектирования и исследовано влияние поляризационно-зависимого усиления на разработку волоконно-оптических систем с разреженным спектральным усилением, использующих каскадированные полупроводниковые оптические усилители. Спецификации систем м. б. определены на основе требований к оптическому отношению С/Ш приемника и вычислений потерь оптического отношения С/Ш каскадированных полупроводниковых оптических усилителей. Предложена упрощенная модель для расчета статистик поляризационно зависимого усиления.

Предложен метод усиления оптических сигналов, распространяющихся в оптических волокнах с использованием стимулированного бриллюэновского рассеяния, возникающего под действием сигнала накачки, направление распространения которого противоположно направлению распространения усиливаемого сигнала. Метод м. б. использован для усиления многоканальных сигналов с применением соотв. числа источников накачки.

С помощью многосекционной модели полупроводникового оптического усилителя осуществлено численное моделирование выделения компонент синхроимпульса оптического сигнала в формате без возврата к нулю с помощью петлевого зеркала полупроводникового оптического усилителя. Первоначальный сигнал в формате без возврата к нулю д. б. преобразован в соотв. сигнал в формате с псевдо возвратом к нулю, который содержит некоторые компоненты синхроимпульса. Приведены результаты моделирования при скорости передачи ЭКВИВ2,5 Гбит/с. Проведено сравнение результатов моделирования и эксперим. данных. Получены результаты моделирования при скорости 10 Гбит/с.