![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
С полихроматической накачкой ⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 4
Характерная ширина полосы ВКР-уси- ления, которую обеспечивает один мо- нохроматический источник излучения накачки, составляет около 5 нм. Для расширения спектральной полосы уси- ления и одновременного сглаживания неравномерности контура ВКР-усиле- ния в заданной области требуется комбинированная накачка на несколь- ких длинах волн с соответствующими мощностями излучения [27–32]. Одна из первых реализаций ВКР-усили- теля с накачкой набором узкополосных источников излучения была представле- на в работе [27]. Была проведена опти- мизация спектра усиления 25-километ- рового ВКР-усилителя с накачкой 12 диод- ными лазерами в диапазоне длин волн 1412, 5–1504, 5 нм. В результате достигнута неравномерность контура усиления, не пре- вышающая 0, 1 дБ в спектральной полосе 80 нм (1527–1607), при этом среднее значе- ние усиления слабого сигнала составило 10, 5 дБ. В результате контур усиления, пе- рекрывающий два основных коммуникаци- онных диапазона и неравномерность конту- ра, в перспективе позволяют использовать данный ВКР-усилитель для многоканальной передачи оптического сигнала на относи- тельно большие расстояния. Следует отметить, что теоретическое предсказание и оптимизация ВКР-усиления затруднены для случая относительно боль- шого числа независимых источников накач- ки. Результат ВКР-усиления не является простой суперпозицией стоксовых компо- нент, потому что спектральные компоненты накачки оказывают взаимное влияние друг на друга при распространении по волокну. Влияние взаимодействия компонент накачки иллюстрируют рис. 9 и 10. Как видно из рис. 9, ре- альное ВКР-усиление распределенно- го усилителя превышает сумму инди- видуальных коэффициентов усиления от монохроматических компонент на- качки в длинноволновой области и, наоборот, меньше в коротковолновой области. Причина этого эффекта в том, что коротковолновые компоненты на- качки усиливают длинноволновые компо- ненты, а сами при этом истощаются. Эво- люция мощности компонент накачки вдоль волокна пока- зана на рис. 10. На входе в волокно пять спектральных компонент имеют равные мощности (по 100 мВт). Длинноволновая компонента (1495 нм) на первом этапе усиливается благодаря ВКР-взаимодей- ствию с более коротковолно- выми компонентами. Расширение спектральной полосы ВКР-усиления однов- ременно с минимизацией не- равномерности контура уси- ления внутри этой полосы и увеличением расстояния пере- дачи оптического сигнала за счет применения схем полихроматической накачки узкополосными источниками излу- чения – не единственный путь для создания высокоэффективных ВКР-усилителей опти- ческого сигнала. Ведется интенсивный по- иск альтернативных схем накачки ВКР-уси- лителей, способных уменьшить количество источников излучения накачки при сохране- нии необходимых параметров ВКР-усиле- ния. Это возможно при использовании ши- рокополосных источников накачки. В этом случае спектр усиления ВКР-усилителя в первом приближении является сверткой спектра ВКР-усиления во- локна со спектром источ- ника накачки. В настоящее время дос- таточно хорошо разрабо- таны алгоритмы числен- ных расчетов, позволяю- щие достаточно точно моделировать характе- ристики ВКР-усилителей с полихроматической на- качкой [33].
История открытия и применение ВКР-усилителей ВКР-усиление в оптическом волокне было впервые продемонстрировано в 1973 г. Столеном и Иппеном [7]. В середине 1980-х гг. в литературе обсуждалась перспективность ВКР-усилителей для телекоммуникационных применений, но до практики дело так и не дошло – в определенной мере из-за появления в конце десятилетия высокоэффективных эрбиевых усилителей. В применявшихся тогда системах связи с мощностью световых сигналов, не превышающей несколько милливатт, эрбиевые усилители существенно превосходили ВКР-усилители по эффективности накачки, и главное – они могли работать с маломощными полупроводниковыми лазерами накачки. В конце 1990-х гг. интерес к ВКР-усилителям возродился вновь. Это было связано в первую очередь с потребностью в увеличении скорости передачи информации по линиям дальней и сверхдальней связи. Для этого нужны усилители, способные работать во всех спектральных областях, включая область 1300 нм и S-область, открывшуюся в связи с созданием волокон без водородного пика поглощения. ВКР-усилители благодаря широкой полосе усиления и отсутствию привязки к длине волны удовлетворяют этим требованиям. Так, были продемонстрированы полосы усиления до 100 нм [8–10], причем во всем окне прозрачности от 1300 до 1650 нм (рис. 1).
ВКР-усилители могут быть распределенными, дискретными (или точечными) и гибридными [6, 9, 11]. Они могут использоваться либо совместно с эрбиевыми усилителями, либо без них. Интерес к ВКР-усилителям стимулируется развитием технологии спектрального мультиплексирования [12]. Кроме того, в ВКР-усилителях на одном участке волокна можно комбинировать усиление и компенсацию дисперсии [9, 11]. На выходе волокна, компенсирующего дисперсию, усиление превышает потери, благодаря чему растет энергетический запас системы и появляется возможность включать в систему другие элементы, такие как мультиплексоры ввода-вывода. Распределенный рамановский усилитель – это усилитель, в котором в качестве среды усиления выступает само телекоммуникационное волокно. Применение распределенных рамановских усилителей в волоконно-оптических линиях связи снижает шумы и нелинейные искажения, благодаря чему можно использовать более длинные участки волокна, более высокую скорость передачи, меньшие промежутки между каналами, а также приблизить рабочий диапазон к длине волны нулевой дисперсии. Множество экспериментов продемонстрировали достоинства распределенных рамановских усилителей [13–20]. Среди них эксперименты на подводных линиях без использования повторителей [15], демонстрация наземных и подводных систем связи с высокой пропускной способностью [16–18], одноканальных систем из небольших участков со скоростью передачи 320 Гбит/с [19] и солитонных систем [20]. Несмотря на сравнительно долгую историю исследования распределенных ВКР-усилителей только недавно предложено применять многокаскадную систему накачки. Такая накачка в еще большей степени снижает нежелательные изменения мощности сигнала вдоль оптического волокна [14, 21–25]. Таким образом, ВКР-усилители не только стали неотъемлемой частью современных систем дальней и сверхдальней связи, но и сохраняют потенциал дальнейшего развития.
Применение В вума и роста инвестиций в эту область в конце 90-х.
|