Оптические системы связи и обработка информации - Диссертация

Волоконнооптические системы передачи (ВОСП) благодаря ряду ценных свойств, таких как широкая полоса пропускания, высокая помехозащищенность, высокая скорость передачи, малое затухание светового сигнала в оптическом волокне, скрытность передаваемой информации, длительный срок службы, экономичность волоконнооптических кабелей и т. д. нашли и находят широкое применение в телефонии, кабельном телевидении, в бортовой связи летательных аппаратов, самолетов, морских судов, в локальных сетях и управлении технологическими процессами и превратились в один из наиболее конкурентно-способный и перспективный вид техники связи. Одним из важнейшим и неотъемлемым элементом волоконнооптических систем передачи, в том числе, ВОСП нового поколения с волновым разделением каналов по длине волны являются оптические усилители, обеспечивающие передачу информации на дальние расстояния, исчисляемые сотнями километрами. В связи с этими исследование особенностей функционирования характеристик и параметров, а также вопросов целенаправленного и эффективного применения оптических усилителей приобретает актуальное значение. Целью магистерской диссертационной работы является исследование характеристик волоконных оптических усилителей, в рамках которого предусматриваться решение следующих задач: - проведение обобщения и системного анализа научной и научно-технической литературы по волоконным оптическим усилителям; исследование особенностей функционирования характеристик и параметров различных типов волоконных оптических усилителей - примесных волоконных усилителей (EDFA усилителей), Рамановских усилителей, усилителей Бриллюэна - Мандельштама и параметрических усилителей;Разработка нормативных документов (НД) - стандартов, рекомендаций, норм - в области волоконнооптической техники началась в середине 70-х годов. Сегодня разработкой стандартов по оптоволокну и оптическим кабелям (ОК) занимаются такие международные институты и организации, как IEC (International Electrotechnical Commission - Международная электротехническая комиссия), ISO (International Standards Organization - Международная организация по стандартизации), ITU-T (International Telecommunication Union - Telecommunication - Международный союз электросвязи - сектор стандартизации электросвязи), ETSI (European Telecommunications Standards Institute - Европейский институт стандартов в области связи), Bellcore (Bell Communications Research - Исследовательский центр в области связи лаборатории Белла) и др. В рекомендациях МСЭ-Т серии G изложены и определены типовые характеристики являющиеся характерными для использования приборов оптического усиления (таких, как усилители мощности, предусилители или линейные усилители) и подсистем оптического усиления (таких, как передатчики с оптическим усилением или приемники с оптическим усилением), предназначенных, в первую очередь, для применения в цифровой передаче, при условии обеспечения максимальной совместимости с рекомендациями МСЭ-Т серии G по линейным системам и оборудованию, например с такими рекомендациями МСЭ-Т как G.957, G.959.1, G.661., G.662., G.663., G.664., G.665.,G.667. и др. В рекомендациях МСЭ-Т G.662 определены типовые характеристики (для одноканальных и многоканальных приложений, характеристики усилителей мощностей, предусилителей, линейных усилителей, передатчиков с оптическим усилением и приемников с оптическим усилением) которые необходимы для спецификации оптических усилителей как приборов и подсистем, в первую очередь предназначенных для применения при цифровой передаче, а также в обеспечении максимальной совместимости с рекомендациями МСЭ-Т серии G по линейным системам и оборудованию. В рекомендациях МСЭ-Т G.661 определены важные параметры, общие для всех типов оптических усилителей (такие как оптический входной и выходной порт, даны определения для оптического усилителя как элемента оптической сети, указаны параметры подсистем оптического усиления, даны основные различия между оптоволоконными усилителями и полупроводниковыми оптическими усилителями, в приложениях указаны механические и физические параметры устройств и подсистем оптического усиления) и методы тестирования вышеуказанных параметров, которые нужно контролировать, для соответствия оптических устройств усилителя и подсистем рекомендациям МСЭ-Т.Сравнивая характеристики оптоволоконных усилителей можно отметить,что максимальную выходную мощность в 33 ДБМ обеспечивают усилители EDFA и соответственно у них наибольшее значение коэффициента усиления 33 ДБ. Большой уровень шума образуют усилители Фабри-Перо, но в тоже время на длине волны 1310 нм усилитель Фабри - Перо дает хорошие выходные характеристики, в то время как эта длина волны для других типов усилителей неприемлема. Усилитель EDFA более подходит для применения в регионах с низкой температурой, хотя в обслуживаемых усилительных пунктах усилители помещают в специальные помещения. Современная технология изготовления активированных эрбиевых световодов позволяет сдвигать границы полосы усиления в пределах длин