Ефекти погіршення передачі

Нелінійні ефекти

 

З ростом ємності ВОСП очевидна тенденція збільшення потужності сигналу. Однак потужність сигналу не може рости нескінченно, з огляду на, що як тільки рівень потужності підвищується, оптичні нелінійності будуть діяти так, щоб змінити характеристики системи. У цій ситуації доводиться встановлювати верхня межа оптичної потужності, що, у свою чергу, установить межу відносини З/Ш, а, отже, максимально припустиму ємність ВОСП.

Основними проблемами, які доводиться вирішувати при створенні ВОЛЗ СРК є подолання нелінійних ефектів.

Нелінійні ефекти проявляються у ОВ при збільшенні значення потужності вище за порогове. Причина їх полягає у залежності показника заломлення n від поля сигналу Е, починаючи з деякого порогового значення.

Рис.4.2

Суть нелінійних ефектів полягає у взаємодії світлових квантів між собою та взаємодії з молекулами скла серцевини. Як наслідок з’являються кванти з довжинами хвиль сигналу. Це призводить до появи паразитних спектральних складових у сигналі та збільшенні коефіцієнту помилок. Крім того, з’являються додаткові втрати сигналу на нелінійні перетворення.

Для уникнення нелінійних ефектів необхідно, щоб потужність у ВС не перевищувала деяке порогове значення.

Для систем СРК загальна потужність у ВС не повинна перевищувати +17дБм (50мВт), або +23дБм (на розгляді). Крім того, застосування ВС з ненульовою дисперсією також суттєво зменшує вплив нелінійних ефектів.

Зазначені нелінійності можна використати з користю для передачі.

Нелінійні взаємодії між оптичним сигналом й оптоволоконной середовищем передачі стали розглядатися, як тільки була збільшена потужність оптичного сигналу. Остання була збільшена для того, щоб компенсувати більші внесені втрати при використанні встаткування WDM і для досягнення більших довжин секцій. Наслідком цього стала необхідність розглядати вплив нелінійних ефектів на ділянках, де регенерація відсутня, і там, де використаються системи WDM й DWDM.

Ці нелінійності можуть бути розбиті на дві основні групи: нелінійності, пов'язані з ефектами розсіювання (це розсіювання Бриллюэна й Рамана) і ефектами типу ефекту Керра. Ефект Керра складається в зміні коефіцієнта переломлення матеріалу під дією електричного поля. Це привносить залежність показника переломлення від інтенсивності випромінювання. До цієї групи нелинейностей ми відносимо фазову самомодуляцію, фазову крос-модуляцію, модуляційну нестабільність, со-литоны й четырехволновое змішання. Ці ефекти визначаються наступними параметрами волокна й сигналу, що поширюється по ньому: дисперсійними характеристиками волокна, ефективною площею серцевини волокна, числом і кроком між оптичними каналами в многоканальных системах, повної не регенерируемой довжиною системи, а також інтенсивністю сигналу й товщиною випромінюваної спектральної лінії.

Змушене розсіювання Бриллюэна

Змушене розсіювання виникає тоді, коли падаючий сигнал розсіюється. Це розсіювання може бути як у прямому, так й у зворотному напрямках, і порозумівається дією одного або декількох механізмів. У кожному випадку, світло зрушується в область довгих хвиль. Наприклад, при довжині хвилі 1550 нм розсіяне світло зрушується вправо (розсіювання Бриллюэна, у вітчизняній літературі його називають розсіюванням Мандельштама-Бриллюэна) приблизно на 11 Ггц.

Серед всіх нелинейностей, розглянутих у цьому розділі, змушене розсіювання Бриллюэна (SBS) має щонайнижчу граничну потужність. Було показано, що поріг SBS може змінюватися залежно від типу волокна й навіть серед окремих волокон. Як правило, він має порядок 5-10 мвт для узкополосных джерел світла із зовнішньою модуляцією. Для лазерів з безпосередньою модуляцією ця потужність може бути порядку 20-30 мвт.

Для волокон типу G.653 поріг SBS трохи менше, ніж для систем з волокном типу G.652. Це відбувається завдяки меншій ефективній площі волокон типу G.653. Можна також сказати, що це справедливо для всіх нелінійних ефектів, які ми будемо розглядати. Поріг SBS чутливий до спектральної ширини джерела випромінювання й рівню випромінюваної потужності. Однак він не залежить від числа каналів WDM.

Ефекти погіршення передачі

SBS обмежує кількість світлової енергії, що може бути передане по волокну. На мал. 6.1 показана дія цього ефекту для узкополосного джерела, коли вся потужність сигналу попадає завширшки смугу Бриллюэна. Передана потужність досягає насичення й різко наростає потужність зворотного розсіювання. Рівень вхідної потужності, що подається на волокно, при якому це різке наростання відбувається, визначається як поріг SBS і виражається формулою:

де g — означає коефіцієнт підсилення Бриллюэна,

А_eff — ефективна площа сердечника,

K — постійним, обумовленим ступенем волі стану поляризації (у рекомендації G.652, K = 2). Змінні й представляють спектральну ширину смуги Бриллюэна й джерела накачування відповідно. L _eff — позначає ефективну довжину, обумовлену як

де a — коефіцієнт загасання волокна, a L — довжина волокна.

 

 

 

Рис. 6.1. Поріг змушеного розсіювання Бриллюэна для вузькосмугового джерела світла (див. мал. II.3-1/G.663, р. 11, ITU-T G.663, [6.10])

Поріг SBS залежить від ширини лінії світлового накачування . Якщо ширина лінії світлового накачування менше, ніж ширина смуги Бриллюэна, то гранична потужність SBS можна оцінити, використовуючи наступне співвідношення: