Руководство по технологии и тестированию систем WDM - Жирар А.
Скачать (прямая ссылка):
Несмотря на то, что все материалы и компоненты при производстве тестируются на соответствие стандартам, возможно ухудшение их характеристик при непосредственной установке в полевых условиях. При объединении отдельных компонентов в единую систему, небольшие различия их характеристик могут накапливаться и непредсказуемым образом влиять на параметры сети в целом. Для обеспечения гарантированной надежности сети, необходимо выполнять тестирование не только каждого компонента в отдельности, но и всей системы в целом.
Тестирование компонентов может вызвать много сложностей. Разница длин волн соседних каналов в системах DWDM очень мала, и параметры многих компонентов (например, мультиплексоров) должны строго соответствовать пределам допустимых отклонений. При большом числе каналов используемый спектральный диапазон становится достаточно широким, и поддержание близких значений параметров для всех каналов (коэффициента усиления, дисперсии, уровня вносимых шумов и т.д.) становится достаточно сложной задачей.
2.5.1 Передатчики
В первых волоконно-оптических передатчиках электрические и электронно-оптические элементы представляли собой отдельные модули. Современные передатчики имеют гибридную конструкцию. Лазеры и интегральные микросхемы, модулирующие излучение, объединены в единый компактный модуль, что позволяет достичь больших частот модуляции и высокой надежности. Такой модуль является по сути электронно-оптическим преобразователем, в котором интенсивность выходного светового сигнала модулируется входным цифровым электрическим сигналом. При низких скоростях передачи модулируется управляющий ток (лазеры с внутренней модуляцией), при высоких - сам оптический сигнал (лазеры с внешней модуляцией).
ГЛАВА 2
ОСНОВЫ
Передатчик для одного канала обычно представляет собой лазер с распределенной обратной связью DFB (Distributed Feed Back) с выходной мощностью в волокне не менее 0 дБм (1 мВт) и модулятор. При высоких частотах модуляции модулятор обычно внешний. Современная интегральная оптика позволяет создавать недорогие и удобные в эксплуатации оптические передающие модули, объединяющие в одном кристалле лазер, модулятор и полупроводниковый усилитель. Разработаны оптические передающие модули, объединяющие мультилазеры, одновременно генерирующие сигналы на нескольких длинах волн, мультиплексор и полупроводниковый оптический усилитель мощности.
Иногда за лазером устанавливают регулируемый аттенюатор, плавно уменьшающий мощность лазера. Степень ослабления сигнала лазера выбирается исходя из характеристик первого регенератора в линии связи. В случае, когда одновременно используют несколько передатчиков с разными длинами волн, для выравнивания спектрального распределения мощности также требуется применение соответствующих аттенюаторов.
В системах DWDM наиболее широко применяют DFB-лазеры с резонатором типа Фабри-Перо. При этом дифракционная решетка выполнена на поверхности активной части кристалла лазера, что обеспечивает точный выбор длины волны лазерного излучения за счет оптической обратной связи (рис. 2.4). С помощью дифракционной решетки обеспечивается усиление излучения только одной продольной моды лазера таким образом, что вся мощность сигнала концентрируется в очень узкой области спектра (ширина линии на половине высоты менее 100 МГц). При этом боковые моды подавляются до уровня не менее 40 дБ (рис. 2.5). Отношение мощности главного пика к мощности ближайшей боковой моды называют коэффициентом подавления боковых мод. Как и в лазере с резонатором Фабри-Перо, геометрия волновода обеспечивает высокую направленность и высокую степень поляризации выходного лазерного излучения.
DFB-лазер
Волновод Активный слой
Рис. 2.4 Упрощенный вид кристалла DFB-лазера
Рис. 2.5 Спектр излучения DFB-лазера
Модуль оптического передатчика с DFB-лазером может содержать также термоэлектрическое охлаждающее устройство, датчик температуры, оптический изолятор и контрольный фотодиод. Эффективность DFB-лазеров достаточно высока: выходная мощность в 0 дБм обеспечивается при токе накачки в 40 мА.
CD-
ГЛАВА 2
ОСНОВЫ
Модуляция излучения лазера является одним из проблемных вопросов. При низких скоростях передачи модулируется ток накачки лазера. При высоких скоростях передачи используется внешняя модуляция сигнала лазера, так как модуляция тока приводит к слишком большому чирпированию. Внешняя модуляция увеличивает стоимость и сложность системы, вносит дополнительные оптические потери и усложняет управление состоянием поляризации излучения.
Обычно для внешней модуляции используют интерферометры типа Маха-Цендера (Mach-Zehnder) или устройства электрического поглощения, основанные на технологии переключений. Для достижения высоких частот переключения часто используют волноводы на основе монокристаллов ниобата лития (LiNbO3) или фосфида индия (InP) благодаря их большому показателю преломления. Высокая стоимость устройств интегральной оптики пока ограничивает применение таких модуляторов, однако совершенствование процесса производства и рост потребительского спроса на них должны изменить эту ситуацию в лучшую сторону.
