Использование полупроводниковых оптических усилителей в синхронных линейных трактах

При разработке  перспективных СЛТ  в   аппаратуре  оконечных  и   промежуточных пунктов   этих  трактов  используются  полупроводниковые   оптические, или    лазерные, усилители   (ПОУ)  [2,  27,  52,  80,  81].  Они   существенно   расширяют функциональные  возможности указанной аппаратуры,  принципиально  или значительно  улучшают основные параметры   СЛТ   в     целом.    Применение оптических усилителей    в     структуре   СЛТ обеспечивает:

1)увеличение   более  чем  в   2  раза  длины RS  путем  повышения   энергетического потенциала оптической секции;

2)реализацию  структурно-прозрачного  СЛТ  для  передаваемых оптических  сигналов путем исключения регенераторов в его структуре;

3)снижение коэффициента ошибок в СЛТ за счет увеличения отношения сигнал/шум на выходе фотодетектора ОПМ;

4)исключение НРП благодаря возможности построения на цифровых  соединительных  линиях местных (городских и  сельских) транспортных сетей  однопролетных линий,  а на магистральных и   зоновых транспортных  сетях  –   однопролетных  секций между  двумя соседними ОРП или пунктами доступа, что отвечает современной концепции развития СЛТ;

5)получение  более   высоких, близких к   теоретическому  пределу   (при   данных компонентах)   значений    чувствительности ОПМ   при   гетеродинном    методе   приема оптических сигналов (см. подразд. 3.6.3);

6)высокоэффективное распределение   принятого   линейного  сигнала   в    пунктах ответвления трассы;

7)дополнительные     преимущества    –      повышение    надежности,      уменьшение энергопотребления, улучшение массогабаритных параметров,  инвариантность  к  скорости передачи и др.

Элементной базой для создания ПОУ служит полупроводниковый кристалл на основе четверного соединения InGaAsP. В активную область этого полупроводника  усиливаемый оптический  сигнал вводится  с помощью ООВ. Вывод усиленного сигнала  с  выхода ПОУ также   осуществляется  с   использованием ООВ.   Для   уменьшения    потерь   мощности оптического сигнала при его  вводе и  выводе на  торцах  указанных  волокон методом  их оплавления  и     контролируемого  закругления  изготавливаются    микролинзы, которые коллимируют  расходящееся  оптическое  излучение,  или  для  ввода и   вывода оптических сигналов используются анизотропные оптические волокна  (см. подразд. 3.3.4). Инверсная населенность   активной области  полупроводника   создается   и     поддерживается путем приложения к ней постоянного напряжения положительного  смещения, т. е. путем накачки активной области полупроводника постоянным током.

Возможны несколько вариантов построения  схемы линейного тракта с использованием ПОУ, когда они включаются  в различных местах СЛТ.

1. Включение ПОУ в начале СЛТ, т. е. на выходе оптического передатчика. Здесь ПОУ является усилителем  мощности (бустером),  который  используется в  качестве буферного каскада.  Это  позволяет согласовать длину волны  инжекционного  лазера  ОПД  с  длиной волны ООВ,  на  которой  оно  имеет   наименьшее значение затухания и   нулевую  или минимальную дисперсию. Кроме того, с помощью ПОУ уровень передаваемого оптического сигнала на входе СЛТ  увеличивается.  Коэффициент  усиления  Ку  ПОУ выбирается  таким образом, чтобы вводимая  в одномодовое волокно мощность оптического ЦЛС не превышала 50 мВт.  Практически реализуемый коэффициент  усиления при этом находится в  пределах 15…20 дБ.

2. Включение  ПОУ  в  конце  СЛТ,  т.  е.  на  входе  оптического  приемника  в  качестве предусилителя принимаемого ЦЛС показано на рис. 3.58.

Такое  использование  ПОУ  позволяет увеличить  отношение сигнал/шум на  выходе фотодетектора   ОПМ    и     тем    самым    снизить  коэффициент ошибок   Кош      в     СЛТ. Экспериментальные данные  показывают, что  при прочих одинаковых  параметрах  СЛТ

коэффициент ошибок в нем без ПОУ составляет 10-3, а при включении ПОУ-предусилителя на входе ОПМ он уменьшается до 10-9 и ниже  [27].

Рис. 3.58

Представленная на рис. 3.58 схема обеспечивает работу ОПМ в квантово-ограниченном режиме, при котором  собственный тепловой шум  приемника  не  влияет  на  коэффициент ошибок. Основным параметром ПОУ  можно  считать его собственный коэффициент шума Кш, который определяется  экспериментально путем измерений и  может быть вычислен по формуле:

Kш  =

(С/Ш)вх

Рис. 3.60

Таким образом, учитывая,  что развитие цифровых  волоконно-оптических  технологий идет по пути создания оптических транспортных систем передачи и  сетей, в  которых все операции  обработки сигналов  будут  выполняться на  уровне  «фотон –  фотон», создание полностью оптического СЛТ является первым шагом на этом пути.

Источник: Хмелёв К. Ф. Основы SDH: Монография. – К.: ІВЦ «Видавництво «Полігехніка»», 2003.-584 с.:ил.

Вы можете следить за любыми ответами на эту запись через RSS 2.0 ленту. Вы можете оставить ответ, или trackback с вашего собственного сайта.

Оставьте отзыв

XHTML: Вы можете использовать следующие теги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

 
Rambler's Top100