Специализированные одномодовые ОВ с ненулевой смещенной дисперсией

 

Интенсивное развитие техники оптических усилителей (ОУ) привело к свертыванию исследований в области ОВ с минимизированным затуханием. К тому же наметившиеся тенденции повышения эквивалентного объема цифровой информации, передаваемой по одному волокну, и дальнейшего увеличения длины ЭКУ делают практически значимым влияние ряда физических эффектов, связанных с нелинейными и поляризационными свойствами передающей среды. В высокоскоростных ВОСП, имеющих длину регенерационных участков до нескольких сотен километров, при скорости передачи > 10 Гбит/с, наиболее существенно влияние поляризационно-модовой дисперсии и так называемого эффекта четырехволнового смешения (смешивания).

Эффект четырехволнового смешивания обусловлен тем, что на выходе ОВ, в которое введены оптические излучения на двух длинах волн - , регистрируются оптические излучения на четырех длинах волн: .

Причем:

Четырехволновое смешивание имеет место для любой пары одновременно передаваемых длин волн. Из-за него энергия излучения перекачивается на паразитные «боковые» волны, увеличивается затухание сигнала, а интерференция полезного сигнала с паразитным излучением при равноотстоящих исходных длинах волн снижает верность передачи. Четырехволновое смешивание имеет существенную интенсивность при нулевой дисперсии.

Условия передачи оптимальны, когда во всем окне прозрачности дисперсия мала, но не равна нулю. Именно эти обстоятельства обусловили появление нового поколения оптических волокон с ненулевой смещенной дисперсией и оптимальными дисперсионными и нелинейными характеристиками. Эти ОВ специально разработаны для реализации новых оптических технологий передачи, обеспечивающих значительное увеличение объема и дальности передачи информации. Новые волокна соответствуют Рекомендации МСЭ-Т G-655 и имеют контролируемую величину (отличную от нуля) хроматической дисперсии, уменьшенный наклон ее частотной зависимости и минимальную величину поляризационно-модовой дисперсии. Рекомендуемые значения параметров ОВ следующие:

базового подкласса А:

Диаметр модового поля на длине волны 1550нм, мкм…...(8-11) 0, 7

Максимальная длина волны отсечки кабеля, нм………………..1480 Длина волны нулевой дисперсии, нм………………………1550-1600

Модуль коэффициента хроматической дисперсии в диапазоне длин волн 1530-1565нм, …………………………….…….

Максимальный коэффициент затухания кабеля, на длине волны 1550нм, ……………………………………………………………..0, 35

подкласса В:

Модуль коэффициента хроматической дисперсии в диапазоне длин волн 1530-1565нм, …………………………….…….

Максимальный коэффициент ПМД кабельной линии, ...0, 5

Максимальный коэффициент затухания кабеля,

на длине волны 1550 нм……………………..……………….……0, 35

на длине волны 1625 нм…………………………………….……...0, 4

Примером волокна нового поколения может служить волокно марки True Wave фирмы Lucent Technologies.Достоинства этого ОВ иллюстрирует рисунок 4.1:

Рисунок 4.1 – Зависимость хроматической дисперсии ОВ True Wave в диапазоне С

Область ненулевой дисперсии соответствует стандартизированному диапазону С (1530-1565 нм) ОУ; совместное использование волокон True Wave с положительной и отрицательной дисперсией позволяет уменьшить результирующую дисперсию в пределах элементарного кабельного участка.

Идеи, положенные в основу ОВ True Wave, получили дальнейшее развитие в конструкции . Дисперсионная характеристика этого волокна имеет меньший наклон и оптимальна не только в третьем, но и в условном четвертом (L) окне прозрачности (1565-1625 нм) Основные характеристики ОВ следующие:

Коэффициент затухания в диапазоне 1550-1600 нм, …...0, 22

Хроматическая дисперсия в диапазоне,

1525-1565…………………………………………………………2, 6-6, 0

1565-1620………………………………………………………....4, 0-8, 6

Наклон дисперсионной кривой, …..……………….< 0, 05

Коэффициент поляризационно-модовой дисперсии при …………………………………………..….< 0, 1

Для решения вопросов достижения больших скоростей на относительно небольшие расстояния (100-200 км) фирмой Lucent Technologies разработано и с 1998 г. поставляется новое оптическое волокно марки , не имеющее пика затухания на длине волны 1383 3 нм (рисунок 4.2).

Дисперсионные характеристики ОВ соответствуют характеристикам стандартного оптического волокна, при этом оптическая полоса пропускания составляет непрерывную область 1335-1625 нм. Это волокно позволяет передавать в режиме спектрального уплотнения аналоговую видеоинформацию в диапазоне 1280-1325 нм, обеспечивает высокоскоростную передачу данных (ПД) в диапазоне 1350-1450 нм и одновременно трафик в режиме плотного спектрального уплотнения в области длин волн выше 1450 нм.

Основное достоинство ОВ - возможность организовать гибкую оптическую сеть связи сложной конфигурации. Разработчики подчеркивают эффективность использования на сетях доступа, на локальных сетях и сетях кабельного телевидения.

1 – коэффициент затухания стандартного ОВ (Рек.G.652); 2 – коэффициент ОВ ; 3 – дисперсия ОВ

Рисунок 4.2 – Зависимость коэффициента затухания и дисперсии ОВ

Другими примерами волокна нового поколения могут служить ОВ с ненулевой смещенной дисперсией компании Corning Class:

– Corning LEAF CPC6, которое имеет следующие основные

параметры:

Коэффициент затухания в диапазоне 1525-1575 нм,

дБ/км, не более……………………………………………………..0, 25

Хроматическая дисперсия в диапазоне 1530-1565 нм,

……………………………………………………….1, 0-6, 0

Коэффициент поляризационно-модовой дисперсии при

, не более…………...…..…..0, 2 (максимальное значение);

0, 08(среднеквадратичное значение)

Особенностью волокна типа Corning LEAF CPC6 является увеличенная площадь эффективного сечения, равная (среднее значение), что обеспечивает оптимальное соотношение между дисперсией и площадью эффективного сечения для скоростей передачи 10 и 40 Гбит/с, существенное снижение нелинейных эффектов и возможность подачи в волокно излучения с высоким уровнем (до+25дБм).

- , подобно ОВ , не имеет пика затухания на длине волны 1383 3мкм и благодаря этому свойству расширяется диапазон размещения спектральных каналов в диапазоне длин волн ОВ.

- оптимизировано для использования на городских сетях. Особенности ОВ : ненулевая отрицательная дисперсия на длине волны 1280-1625 нм, коэффициент затухания, хоть и имеет пик на длине 1383 нм, но не превышает величины 0, 4 дБ/км. Создание этого ОВ создает предпосылки для разработки экономичных технологий передачи – Metro DWDM, упрощает сетевую архитектуру и повышает ее надежность. Наиболее оптимальны системы передачи спектрального уплотнения на 2, 5 и 10 Гбит/с, на расстояние до 350 км.

Следует подчеркнуть, что предел потенциальной пропускной способности кварцевого ОВ, с учетом прогнозов развития технологии транспортных систем, может быть, достигнут в недалеком будущем.

Прогресс оптической передачи видится в освоении волокон из альтернативных материалов. Теоретические оценки показали, что существующие стеклообразные и кристаллические материалы, позволяющие создать оптические волокна с ультранизкими потерями (порядка ) в среднем инфракрасном диапазоне .

Однако, несмотря на настоящий бум исследований, развернутых в 80-90-х г.г., практически значимые результаты в разработке оптических волокон, прозрачных в среднем инфракрасном диапазоне, до настоящего времени недостигнуты. Это связано с крайне сложными технологическими проблемами.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

 

Характеристики линейных трактов одноволновых волоконно-оптических систем передачи SDH (согласно рекомендации G.957 МСЭ-Т).

Код применения агрегатного оптического интерфейса SDH:

- I – обозначает внутристанционные применения (intro-office);

- S – обозначает передачу на небольшие расстояния (short-haul);

- L - обозначает передачу на большие расстояния (long-haul);

- V - обозначает передачу на очень большие расстояния (very long-haul);

- U - обозначает передачу на сверхбольшие расстояния (ultra long-haul);

- B – обозначает интерфейс с оптическим усилителем мощности (booster-amplifier);

- BP - обозначает интерфейс с оптическим усилителем мощности и оптическим предусилителем (pre-amplifier).

Обозначения I, S, L, V и U – международные стандартизированные обозначения.

JE, B, P, BP – вариант обозначения производителей аппаратуры.

Цифровой код агрегатного оптического интерфейса SDH:

- уровень STM может быть 1, 4, 16 или 64;

- используемые тип волоконно-оптического кабеля и номинальная длина волны излучения лазера обозначаются номером суффикса;

- 1 – обозначает использование источника лазера с номиналом 1310нм и стандартного волоконно-оптического кабеля согласно рекомендации G.652 ITU-T (SF, Standard Fiber);

- 2 - обозначает использование источника лазера с номиналом 1550нм и волоконно-оптического кабеля согласно рекомендации G.652 ITU-T (SF);

- 3 - обозначает использование источника лазера с номиналом 1310нм и волоконно-оптического кабеля со смещенной дисперсией согласно рекомендации G.653 ITU-T (DSF, Dispersion-Shifted Fiber);

FP(MLM) – многомодовый лазер с резонатором Фабри-Перо;

DFB(SLM) – многомодовый лазер с распред. обратной связью;

APD – лавинный фотодиод.

 

Таблица 1- Характеристики оптических интерфейсов для сигналов STM-1

Код интерфейса	Един. измер.	S-1.1	L-1.1	L-1.2
Уровень SDH Скорость передачи Линейный код Длина волны	кбит/с   нм	STM-1 155 520 NRZ скрембл. 1280…1335	STM-1 155 520 NRZ скрембл. 1280…1335	STM-1 155 520 NRZ скрембл. 1500…1580
Характеристики оптического передатчика (точка S)
Источник излучения Среднеквадратическая ширина спектра излу-чения на уровне 3дБм   Ширина спектра излу-чения на уровне 20дБм   Минимальное подав-ление боковых мод   Средняя излучаемая мощность	нм   нм   дБ дБм	Лазер FP(MLM)     -   - -15…-8	Лазер FP(MLM)   2, 1   -   - -5…0	Лазер DFB(SLM)   -     -5…0
Характеристики оптического приемника (точка R)
Тип фотоприемника Минимальный уровень оптической мощности при BER=10-10 Уровень перегрузки Максимальный коэф-фициент отражения приемника   Дополнительное зату-хание оптического тракта	дБм   дБм   дБ     дБ	PIN   -33, 5   -5   -	PIN   -34   -5   -	PIN   -34   -5   -25
Характеристики оптического тракта (между точками S и R)
Диапазон оптического затухания   Максимальная хрома-тическая дисперсия   Потери отражения оптической мощности от кабеля в точке S	дБ   пс/нм     дБ	0…17, 5       -	5…28       -	5…28   -     -

 

 

Таблица 2 - Характеристики оптических интерфейсов для сигналов STM-4

Код интерфейса	Един. измер.	S-4.1	L-4.1а	L-4.1	L-4.2
Уровень SDH Скорость передачи Линейный код Длина волны	кбит/с   нм	STM-4 622 080 NRZ скремб. 1280…1335	STM-4 622 080 NRZ скремб. 1296…1330	STM-4 622 080 NRZ скремб. 1280…1335	STM-4 622 080 NRZ скремб. 1530…1560
Характеристики оптического передатчика (точка S)
Источник излучения   Среднеквадратическая ширина спектра излу-чения на уровне 3дБм   Ширина спектра излу-чения на уровне 20дБм   Минимальное подав-ление боковых мод   Средняя излучаемая мощность	нм   нм   дБ дБм	Лазер FP (MLM)   2.1   -   -   -18…-8	Лазер FP (MLM)   2, 0   -   -   -3…+2	Лазер DFB (SLM)   -       -3…+2	Лазер DFB (SLM)   -       -3…+2
Характеристики оптического приемника (точка R)
Тип фотоприемника Минимальный уровень оптической мощности при BER=10-10 Уровень перегрузки Максимальный коэф-фициент отражения приемника   Дополнительное зату-хание оптическ. тракта	дБм   дБм   дБ   дБ	Ge-APD   -32   -4   -	Ge-APD   -32, 5   -4   - 20	Ge-APD   -32, 5   -4   -20	3хэлем.APD   -34, 5   -8   -27
Характеристики оптического тракта (между точками S и R)
Диапазон оптического затухания Максимальная хрома-тическая дисперсия - на максимальной длине волны излучения - на минимальной длине волны излучения Потери отражения оптической мощности от кабеля в точке S	дБ     пс/нм     пс/нм     пс/нм     дБ	0…16         -     -	6…28, 5         -     -	6…28, 5         -     -	10…29, 5     -

Таблица 3 - Характеристики оптических интерфейсов с оптическими усилителями мощности для сигналов STM-4

Код интерфейса	Един. измер.	U-4.2	B-4.2B
Уровень SDH Скорость передачи Линейный код Длина волны	кбит/с   нм	STM-4 622 080 NRZ скремб. 1530…1560	STM-4 622 080 NRZ скремб. 1530…1560
Характеристики оптического передатчика (точка S)
Источник излучения Ширина спектра излучения на уровне 20дБм   Минимальное подавление боковых мод   Средняя излучаемая мощность	нм   дБ   дБм	Лазер DFB (SLM) 1, 0     10…13	Лазер DFB (SLM) 1, 0     14…
Характеристики оптического приемника (точка R)
Тип фотоприемника   Минимальный уровень оптической мощности при BER=10-10 Уровень перегрузки Максимальный коэффициент отражения приемника   Дополнительное затухание оптического тракта	дБм   дБм   дБ     дБ	3хэлементный фотодиод APD   -34, 5   -8   -27	3хэлементный фотодиод APD   -34, 5   -8   -27
Характеристики оптического тракта (между точками S и R)
Диапазон оптического затухания   Максимальная хроматическая дисперсия   - на максимальной длине волны излучения - на минимальной длине волны излучения   Потери отражения оптической мощности от кабеля в точке S	дБ     пс/нм   пс/нм   пс/нм   дБ	21…42, 5	25…46, 5

 

 

Таблица 4 - Характеристики оптических интерфейсов для сигналов STM-16

Код интерфейса	Един. измер.	L-16.1	L-16.2
Уровень SDH Скорость передачи Линейный код Длина волны	кбит/с   нм	STM-16 2 488 320 NRZ скремб. 1280…1335	STM-16 2 488 320 NRZ скремб. 1530…1560
Характеристики оптического передатчика (точка S)
Источник излучения   Ширина спектра излучения на уровне 20дБм   Минимальное подавление боковых мод   Средняя излучаемая мощность	нм   дБ   дБм	Одномод. лазерный диод DFB (SLM)       -2…+2	Одномод. лазерный диод DFB (SLM)   0, 5     -2…+2
Характеристики оптического приемника (точка R)
Тип фотоприемника   Минимальный уровень оптической мощности при BER=10-10 Уровень перегрузки Максимальный коэффициент отражения приемника   Дополнительное затухание оптического тракта	дБм   дБм   дБ     дБ	Ge-APD - лавинный фотодиод   -27     -27	3хэлементный лав. фотодиод APD   -28   -8   -27
Характеристики оптического тракта (между точками S и R)
Диапазон оптического затухания   Максимальная хроматическая дисперсия - на максимальной длине волны излучения - на минимальной длине волны излучения   Потери отражения оптической мощности от кабеля в точке S	дБ   пс/нм   пс/нм   пс/нм     дБ	2…24	10…24

 

 

Таблица 5 - Характеристики оптических интерфейсов с оптическими усилителями мощности для сигналов STM-16

Код интерфейса	Един. измер.	V-16.2	B-16.2
Уровень SDH Скорость передачи Линейный код Длина волны	кбит/с   нм	STM-16 2 488 320 NRZ скремб. 1530…1560	STM-16 2 488 320 NRZ скремб. 1530…1560
Характеристики оптического передатчика (точка S)
Источник излучения Ширина спектра излучения на уровне 20дБм   Минимальное подавление боковых мод   Средняя излучаемая мощность	нм   дБ   дБм	Лазер DFB (SLM) 0, 5     10…13	Лазер DFB (SLM) 0, 5     14…17
Характеристики оптического приемника (точка R)
Тип фотоприемника Минимальный уровень оптической мощности при BER=10-10 Уровень перегрузки Максимальный коэффициент отражения приемника   Дополнительное затухание оптического тракта	дБм   дБм   дБ     дБ	3хэлементный APD   -28   -8   -27	3хэлементный APD   -28   -8   -27
Характеристики оптического тракта (между точками S и R)
Диапазон оптического затухания   Максимальная хроматическая дисперсия - на максимальной длине волны излучения - на минимальной длине волны излучения   Потери отражения оптической мощности от кабеля в точке S	дБ   пс/нм   пс/нм     пс/нм   дБ	21…36	25…40

 

 

Таблица 6 - Характеристики оптических интерфейсов с оптическим предусилителем для сигналов STM-16

Код интерфейса	Един. измер.	U-16.2	U-16.3
Уровень SDH Скорость передачи Линейный код Длина волны	кбит/с   нм	STM-16 2 488 320 NRZ скремб. 1530…1560	STM-16 2 488 320 NRZ скремб. 1530…1560
Характеристики оптического передатчика (точка S)
Источник излучения   Ширина спектра излучения на уровне 20дБм   Минимальное подавление боковых мод   Средняя излучаемая мощность	нм   дБ   дБм	Лазер DFB и оптический усилитель   0, 2     10…13	Лазер DFB и оптический усилитель   0, 2     14…17
Характеристики оптического приемника (точка R)
Тип фотоприемника Минимальный уровень оптической мощности при BER=10-10 Уровень перегрузки Максимальный коэффициент отражения приемника   Дополнительное затухание оптического тракта	дБм   дБм   дБ     дБ	PIN   -36   -18   -27	PIN   -36   -18   -27
Характеристики оптического тракта (между точками S и R)
Диапазон оптического затухания   Максимальная хроматическая дисперсия - на максимальной длине волны излучения - на минимальной длине волны излучения   Потери отражения оптической мощности от кабеля в точке S	дБ   пс/нм   пс/нм     пс/нм   дБ	31…44	35…48

 

 

Таблица 7- Примеры характеристик оптических интерфейсов для сигналов STM-64 (G.691)

Код интерфейса	Един. измер.	S-64.2a	L-64.2a	V-64.2a
Уровень SDH Скорость передачи Линейный код Длина волны	кбит/с   нм	STM-64 9 953 280 NRZ скрембл. 1530…1565	STM-64 9 953 280 NRZ скрембл. 1530…1565	STM-64 9 953 280 NRZ скрембл. 1530…1565
Характеристики оптического передатчика (точка S)
Источник излучения Ширина спектра излу-чения на уровне 20дБм   Минимальное подав-ление боковых мод   Средняя излучаемая мощность	нм   дБ   дБм	DFB   < 0, 2   -1…-5	DFB   < 0, 2   +2…-2	DFB   < 0, 2   +12…+15
Характеристики оптического приемника (точка R)
Тип фотоприемника Минимальный уровень оптической мощности при BER=10-10	дБм	APD   -18	PDC   -26	PDC   -23
Характеристики оптического тракта (между точками S и R)
Затухание: - максимальное - минимальное   Дисперсия: - максимальная	дБ дБ     пс/нм

 

 

⇐ Предыдущая1234567

Поделиться: