Руководство по технологии и тестированию систем WDM - Жирар А.
Скачать (прямая ссылка):
NFmP1 (A) = SNRout (А) - SNR1n (А),
где все величины выражены в дБ, а SNR1n и SNRout обозначают отношение сигнал/шум
на входе и выходе усилителя. Также предполагается, что при измерении используется узкополосный фильтр на входе приемника.
Идеальный шум-фактор, т. е. минимально возможный коэффициент шума для усилителя с большим коэффициентом усиления, составляет около 3 дБ и достигается при накачке на длине волны 980 нм и полной инверсной заселенности возбужденного энергетического уровня ионов эрбия.
3.5 ПЕРЕДАТЧИКИ
Полоса пропускания системы DWDM распределяется между многочисленными каналами с различными длинами волн. Все эти длины волн должны разместиться в рабочей области усилителя EDFA. Если в системе много каналов, то каждый из них необходимо тщательно контролировать. Успешное решение данной задачи определяется характеристиками источников излучения каждого канала. Но и для систем WDM с небольшим числом каналов сохраняется необходимость строгого контроля характеристик передатчика. Она диктуется такими соображениями, как соблюдение международных стандар-
ГЛАВА 3
ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ СИСТЕМ WDM
тов или совместимость с соседними сетями, потенциально допускающими переход к технологии волнового мультиплексирования. В следующих параграфах рассматриваются основные требования к передатчикам.
DFB-лазер
FP-лазер
, длина волны
LED
длина волны
Рис. 3.38 Формы спектра и полосы пропускания светоизлучающего диода LED, лазера с резонатором Фабри-Перо и DFB-лазера сильно различаются между собой
Системы DWDM с каналами с малым частотным интервалом можно использовать только при наличии лазера с узкой линией излучения. Узкая ширина линии минимизирует искажения импульсов, вызываемые дисперсией волокна, и позволяет применять узкополосные фильтры на входе перед приемником для улучшения отношения сигнал/шум. Для того, что бы сигнал источника не взаимодействовал с другими каналами, требуется также обеспечить очень сильное подавление остаточных боковых полос источника излучения.
Чтобы свести гетеродинный шум до минимума источник излучения должен работать в режиме одной продольной моды. Тенденция к уширению линии излучения (чирпиро-вание) лазеров, модулируемых непосредственно током возбуждения, делает их непригодными для систем DWDM. Предпочтительнее использовать внешние модуляторы, конструктивно объединенные с источником излучения.
Предельная мощность, длина волны максимума излучения и подверженность чирпиро-ванию источника излучения должны оставаться в допустимых пределах, как при кратковременном, так и при долговременном его использовании (эффект старения). При этом кратковременные смещения параметров источника излучения из-за влияния температуры и других факторов должны быть незначительными. В противном случае следует дополнять его средствами для обнаружения таких смещений и их компенсации. Лазерные источники должны быть защищены от обратных отражений, так как они могут вызвать нестабильность генерации источника.
Лазерные модули сами по себе довольно дороги и их замена может потребовать сложной и дорогостоящей операции по разборке и последующей перенастройке компонентов, обеспечивающих эффективную работу линии связи. Поэтому, очевидно, что основным требованием является долговременная и стабильная работа источника излучения.
Та часть энергии, которая не преобразуется в световую, в конечном итоге рассеивается в виде тепла и влияет на характеристики лазера (длина волны, мощность) и вызывает
ГЛАВА 3
ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ СИСТЕМ WDM
нестабильность. Для поддержания лазерного источника при постоянной температуре обычно используют термоэлектрические холодильники.
Передатчик должен оставаться в пределах полосы пропускания канала системы и не менять длину волны излучения со временем. Типичное смещение спектра DFB-лазера не превышает 0,1 нм/°С и 0,01 нм/мА; чувствительность к изменению температуры корпуса составляет обычно 0,002 нм/°С, а смещение спектра со временем не превышает 0,001 нм/год. Выходная мощность источника излучения не должна меняться со временем, а боковые моды необходимо подавлять не хуже чем на 40 дБ относительно пиковой мощности. Лазер оптически изолируют и на него не должны влиять паразитные отражения от среды передачи, особенно возвращающиеся от первого усилителя EDFA в линии связи.
Модулятор должен обеспечить минимальное чирпирование частоты лазера, в идеале меньше, чем ширина полосы частот модуляции (иными словами уширение линии генерации должно происходить только за счет модуляции самого сигнала). А вносимые модулятором потери должны быть минимально возможными.
Далее более подробно рассматриваются важнейшие компоненты передатчика: оптический источник и модулятор.
3.5.1 Оптические передатчики
Оптический источник излучения должен удовлетворять целому ряду условий. Его габаритные размеры должны соотноситься с размерами используемого оптического кабеля (ОК). Для ввода мощности источника в волокно ОК с высокой эффективностью необходимы соответствующие устройства. Наконец, чтобы избежать проблем при сборке системы DWDM, в которой модули передатчиков неизбежно будут расположены очень плотно, источник излучения должен иметь минимальные размеры, малую массу и быть сверхнадежным.
