Технологическая автоматизация

Методы цифровых технологий

Влияние дисперсии и нелинейных эффектов на параметры ВОЛС

В зависимости от характера поведения нелинейного коэффициента γ все нелинейные явления можно разделить на две категории. Это явления рассеяния (когда действительная часть коэффициента γ дает усиление или затухание) и явления преломления (когда мнимая часть коэффициента γ приводит к фазовой модуляции).

В явлениях рассеяния сигнал лазера рассеивается на звуковых волнах (акустических фононах) или на молекулярных колебаниях волокна (оптических фононах) и смещается в область более длинных волн. Имеют место два следующих эффекта рассеяния:

вынужденное обратное рассеяние Бриллюэна-Мандельштама (на акустических фононах);

вынужденное рамановское или комбинационное рассеяние (на оптических фононах).

В явлениях, зависящих от показателя преломления, при высоком уровне мощности сигнала необходимо учитывать нелинейность показателя преломления (формула 3.5):

,(3.5)

где:- показатель преломления волокна;- коэффициент нелинейности показателя преломления волокна (n2 = (2…3)∙10-16 см2/Вт для кварцевого волокна);- интенсивность оптического сигнала.

К явлениям, зависящим от показателя преломления, относятся:

фазовая автомодуляция или воздействие сигнала на собственную фазу;

перекрестная фазовая модуляция или воздействие сигнала одного канала на фазу сигнала в другом канале;

четырехволновое смешение или смешение некоторого числа волн с возникновением излучения на новых длинах волн.

При вынужденном обратном рассеянии Бриллюэна-Мандельштама сигнал лазера создает периодические области с переменным показателем преломления, т.е. дифракционную решетку, которая расходится от оптического пучка подобно акустической волне. Отражения, вызванные этой виртуальной решеткой, усиливаются (складываются) и обнаруживаются в форме обратно рассеянного света с доплеровским понижением частоты (сдвигом в область длинных волн). Данное явление может приводить к значительному повышению уровня шумов и нестабильности распространения оптического сигнала, так как большая часть его мощности рассеивается назад.

Например, для оптического сигнала с длиной волны 1525 нм в волокне, соответствующем рек. ITU-T G.653, рассеиваемый обратно сигнал понижает свою частоту примерно на 10,7 ГГц (+0,085 нм) при полосе пропускания около 60 МГц. Для волокон рек. ITU-T G.652 рассеиваемый обратно сигнал в том же волновом диапазоне снижает частоту на 11 ГГц (+0,088 нм) при полосе пропускания около 30 МГц (рисунок 3.4). На практике явление SBMS начинают учитывать, если мощность монохроматического пучка света в волокне превышает 6 дБм.

Рисунок 3.4 - Обратное рассеяние Бриллюэна-Мандельштама

Для подавления обратного рассеяния Бриллюэна-Мандельштама в существующих системах был разработан ряд методик. Наиболее популярная заключается в быстром (~50 КГц) размывании длины волны несущей частоты в диапазоне порядка 1 ГГц, что намного больше полосы пропускания рассеянного назад сигнала (30-60 МГц).

Коэффициент комбинационного рассеяния (Рамана) намного меньше (сечение комбинационного рассеяния 10-12 см/Вт), чем в явлении обратного рассеяния Бриллюэна-Мандельштама. При этом частота сигнала понижается намного больше. Для волн из диапазона 1550 нм она понижается от 10 до 15 ТГц, что соответствует увеличению длины волны на 100 нм (рисунок 3.5).

Рисунок 3.5 - Комбинационное рассеяние (Рамана)

Рассеиваемый сигнал имеет намного большую ширину полосы пропускания (около 7 ТГц или 55 нм). В системах WDM данное явление служит механизмом переноса энергии от коротковолновых каналов к длинноволновым. Перейти на страницу: 1 2 3 4 5 6

Другие статьи по теме:

Территориальное планирование сетей телерадиовещания с учетом ЭМС РЭС на основе геоинформационных технологий На этапе проектирования телекоммуникационных сетей с появлением электронных карт и геоинформационных систем появилась возможность проведения более точных расчетов размещения радиоэлектр ...

Малошумящий усилитель с устройством защиты входа от просачивающейся высокой мощности СВЧ При интенсивной эксплуатации радиолокационных станций (РЛС) рано или поздно встает вопрос об их ремонте, техническом обслуживании и замене выработавших ресурс комплектующих, включая мал ...

Методы снижения нелинейных искажений в тракте звуковой частоты В связи с всё расширяющимся в последнее время распространением бытовой звуковоспроизводящей аппаратуры особенно большое значение стало уделяться бытовым акустическим системам (БАС ...