Сети и системы связи

Представлены результаты исследования влияния четырехволнового смешения на распространение импульса в активной области полупроводниковых оптических усилителей. Предложена модель, основанная на методе уравнения скорости, которая успешно предсказывает распространение стробированного импульса оптических данных с помощью четырехволнового взаимодействия между сигнальным потоком бит и оптическим синхроимпульсом. Такой процесс м. б. использован для преобразования формата оптических импульсов потока бит с без возврата к нулю в с возвратом к нулю.

Изучен спектр усиленного спонтанного излучения (УСИ) волоконно-оптического параметрич. усилителя в условиях насыщения усиления. Экспериментально наблюдались спектральные провалы около сигнала и холостого сигнала в спектре УСИ усилителя при глубоком насыщении. Представлено теоретич. объяснение наблюдаемого эффекта, включающее параметрич. взаимодействие между компонентами УСИ и пучками накачки, сигнала и холостого сигнала. Т. А. Ш..

Разработана теория для усиления импульсов и насыщения в полупроводниковых оптических усилителях на квантовых точках. Исследована макс. скорость передачи бита, при которой поток импульсов данных м. б. усилен без эффектов формирования значительных рисунков. Выведены простые выражения, которые ясно показывают зависимость макс. скорости бита от материала и параметров устройства. Сравнительный анализ полупроводниковых оптических усилителей разных типов (на квантовых точках, квантово-размерных структурах и массивных) показал, что полупроводниковых оптических усилителей на квантовых точках имеют целый ряд преимуществ. Приведены их характеристики.

Представлены результаты детального численного анализа вклада интегральной плотности потока накачивающего оптического излучения и сигнального света, а также параметров кристалла в мощность выходного импульса и эффективность преобразования. Сравнение теор. результатов с эксперим. данными показало их полное совпадение. Расчеты продемонстрировали, что в системе усиления импульса с линейной ЧМ существует оптим. вклад накачивающего оптического излучения. Разумный выбор вклада накачивающего оптического излучения не только улучшает эффективность преобразования, но и значительно уменьшает требования к мощности сигнального света.

Предложена схема полупроводникового оптического усилителя с фиксированным усилением, основанная на автоматическом управлении мощностью, компенсирующей оптическое излучение, генерируемое от усиленной спонтанной эмиссии, с помощью рефлектора. Эксперименты, проведенные с помощью полупроводникового оптического усилителя с волоконной дифракционной решеткой на входном волокне, показали, что предложенный усилитель имеет низкий коэф. шума и превосходные характеристики фиксации коэф. усиления.

Для моделирования интербиевого волоконного усилителя с гексагональной структурой из 7 волноводов применена численная программа, использующая приближение скалярной параксиальной оптики. Впервые численно исследуется вопрос о влиянии разброса параметров активных сердцевин на процесс спонтанного фазирования, ранее обнаруженный экспериментально. Найден критический разброс параметров сердцевин, при котором сохраняется режим фазовой синхронизации излучения. Показано, что уменьшение числовой апертуры сердцевин способствует стабилизации эффекта синхронизации.

Численно и экспериментально исследованы характеристики 2-х типов полупроводниковых оптических усилителей с фиксированным усилением при оптической модуляции слабым сигналом. Усиление слабого сигнала и перекрестные искажения были исследованы в 2-х различных схемах инжекции. Рассмотрено влияние средней входной мощности и частоты сигнала. Исследования подтвердили сильное влияние усиления слабого сигнала на направление сигнала данных по сравнению с сигналом накачки. Наибольшее различие между 2-мя типами усилителей были получены в случае схемы параллельной накачки. Эксперим. результаты подтвердили численные исследования.

Представлены результаты теор. и эксперим. исследования ухудшения показателя качества (ДЕЛЬТАQ) из-за модуляции фазы накачки и относит. шума интенсивности накачки в волоконно-оптических параметрических усилителях с одной и двумя накачками. Эти потери были исследованы в усилителях, построенных с применением оптических волокон, имеющих пост. и произвольно изменяемую длину волны нулевой дисперсии (лямбда[0]) вдоль волокна. Показано, что модуляции фазы накачки создает в однородном волокне (пост. лямбда[0]) большие Q потери, в то время как в волокнах с изменяемой лямбда[0] эти потери м. б. сильно уменьшены как при одной, так и при 2-х накачках усилителя.

Рассмотрена конструкция оптического усилителя, в котором используются, по крайней мере, одна среда для усиления и, по крайней мере, один источник накачки, а также контроллер, управляющий усилением и выходной мощностью усилителя. Разработана структурная схема контроллера, в которую входит схема сжатия сигнала для покрытия широкого динамического диапазона для оптических входных и выходных сигналов, поэтому разрешение для слабых оптических сигналов лучше, чем разрешение для более мощных сигналов.

С применением схемы встречной накачки продемонстрированы двулучепреломление и дихроизм, наведенные сигналом, в оптическом усилителе на растянутом деформацией объемном полупроводнике. Вращение азимута поляризации и изменения угла эллиптичности пробного света представлено на сфере Пуанкаре и м. б. рассчитано с применением параметров Стокса. Исследовано полностью оптическое преобразование длины волны (инвертированное/не инвертированное и преобразование частоты с повышением/понижением), основанное на перекрестной модуляции поляризации в полупроводниковых оптических усилителях. Показано, что м. б. достигнута вероятность возникновения однобитовой ошибки составляет .

Описаны характеристики модульной одномодовой импульсной волоконной лазерной системы, работающей в C-диапазоне. В системе может применяться оптическое волокно, легированное эрбием с высокой концентрацией. Исследовано влияние на форму импульса и его длительность автомодуляции фазы. Разработанная лазерная система, генерирующая короткие импульсы на 1,55 мкм длине волны, предназначена для использования в волоконно-оптических системах связи.

Описана схема широкополосных и с высоким коэф. усиления распределенных усилителей на InGaP/GaAs на биполярном гетеротранзисторе, обладающим высокой надежностью и высокими характеристиками. Новая конфигурация, состоящая из 2-х блоков, использована в ячейках усиления в данном усилителе, что позволяет достичь 80 ГГц ширины полосы при 16 дБ усилении, произведение коэф. усиления на ширину полосы составляет 504 ГГц. Разработан усилитель, состоящий из 4-х секций. Приведены результаты измерения характеристик усилителя.

Предложена и эксперим. исследована конструкция двунаправленного гибридного оптического волоконного усилителя, который одновременно может функционировать в С и C+L диапазонах. В предложенной конструкции применяются 2 усилителя на легированном эрбием волокне и полупроводниковый оптический усилитель. Разработанный усилитель м.б. также использован в качестве широкополосного источника усиленной спонтанной эмиссии в С или C+L диапазонах.

Предложена новая интеллектуальная конструкция усилителя на легированном эрбием волокне для оптических сетей связи в метрополитене. В конструкции интегрированы функции предварительного и оконечного усиления в одном модуле. Применяется только один лазер, ресурсы усиления которого подстраиваются между прямым и обратным направлениями. Все мощность накачки используется эффективно. Продемонстрирован сверхгибкий усилитель на легированном эрбием волокне. Описаны некоторые его свойства, которые м. б. использованы кольцевых и ячеистых архитектурах сетей.

Теоретически показано, что полупроводниковые оптические усилители с активными областями с квантовыми ямами 2-го типа будут иметь более низкие перекрестные искажения (до 10 Гбит/с) при высоких (>2 Гбит/с) скоростях передачи данных. Такое уменьшение возникает благодаря соотв. увеличению мощности насыщения без снижения кпд. Разработана конструкция полупроводникового оптического усилителя для городских волоконно-оптических сетей связи с уплотнением каналов по длине волны, способного работать в диам. 1.3-1.6 мкм.

Рассмотрены пути увеличения пропускной способности волоконно-оптических систем с плотным спектральным мультиплексированием. Для этих целей предлагается использовать в качестве встроенного в линию не усилитель на легированном эрбием волокна, а нелинейный рамановский усилитель. Подробно рассмотрен принцип работы рамановского усилителя, в котором в качестве нелинейной среды используются такие аморфные материалы, как, напр., стекло.