Сети и системы связи

Рассмотрено оборудование, выпускаемое научно-производственным предприятием “Квантово-оптические системы”, специализирующимся на разработке и производстве беспроводных лазерных систем связи (атмосферные оптические линии связи). Оборудование выпускается со след. интерфейсами: G.703/1///E4, Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, STM-1, STM-4. Приведены основные техн. решения, которые устраняют или минимизируют влияние погодных условий и обеспечивают предельно высокие техн. характеристики оборудования.

Представлена концепция полностью оптической регенерации оптических сигналов, модулированных в форматах фазочувствительной модуляции, которая основана на новой конструкции нелинейного петлевого зеркала с рамановским усилением. Продемонстрировано одновременное восстановление формы амплитуды и уменьшение фазового шума в высокоскоростных системах передачи в формате относит. фазовой манипуляции путем использования нелинейного петлевого зеркала, объединенного со спектральной фильтрацией. Приведена структурная схема эксперим. установки.

Предложен синтезатор оптических импульсов, содержащий оптические модуляторы и дифракционную решетку н массиве волноводов. Эта система может генерировать импульсы с произвольной формой волны в сочетании с широкополосной гребенкой оптических частот. Получена генерация гауссовских импульсов с шириной 4,7 пс, сдвоенных гауссовских импульсов и импульсов прямоугольной формы с помощью синтеза импульсов произвольной формы на высокой частоте следования ЭКВИВ10 ГГц.

Рассмотрены интерферометры Майкельсона, которые м. б. использованы для полностью оптической маршрутизации и полностью оптической обработки в оптических сетях связи. Гибридные интегрированные интерферометры Майкельсона позволяют осуществлять более высокую степень интегрально оптической интеграции и облегчают сборку. Ранее было показано, что много контактные оптические усилители лучше использовать в интерферометре из-за более высокой гибкости в инжекции тока в устройство. Исследована оптимизация 2-контактного полупроводникового оптического усилителя с целью его использования в одном из плеч интерферометра Майкельсона.

Были экстенсивно смоделированы GaAs эл.-оптические модуляторы бегущей волны, основанные на копланарных полосках, нагруженных емкостью. Представлена близкая к оптимальной конструкция модулятора. Устройство работает в двухтактном режиме. Электроды через емкость связаны последовательно благодаря легированному подслою. Описанная конструкция имеет асимметричные копланарные полоски, нагруженные емкостью длиной 2 см, и показатель качества ЭКВИВ9,36 ГГц/В. У различных конструкций модуляторов ширины полос м. б. в диапазоне 40-70 ГГц (3 Б электрическая полоса), а соответствующие оптические ширины полос – в диапазоне 75-110 ГГц (3 дБ оптическая полоса). Такие широкополосные модуляторы м. б. использованы для систем широкополосной оптической связи и обработки сигнала.

Дан обзор результатов, полученных в области создания и исследования непрерывных волоконных лазеров средней мощности (PЭКВИВ10{-1}-10{2} Вт). Рассмотрены свойства волоконных световодов, легированных ионами ряда редкоземельных элементов, и способы изготовления световодов с двойной оболочкой, а также методы формирования и свойства внутриволоконных брэгговских решеток, используемых в качестве селективных отражателей. Приведены основные схемы накачки лазеров на основе активных световодов с двойной оболочкой. Описаны характеристики волоконных лазеров на основе световодов, активированных ионами неодима, иттербия, эрбия, тулия и гольмия. Рассмотрены принципы построения ВКР-конвертеров лазерного излучения на основе волоконных световодов различного состава. Приведены основные результаты исследований таких устройств. Сделан вывод о том, что описанные конфигурации волоконных лазеров позволяют получать излучение средней мощности на любой длине волны в спектральном диапазоне 0.9-2 мкм. Библ. 91.

Приведены результаты эксперим. исследования излучения с непрерывным спектром, перекрывающего значительную часть диапазона длин волн лазеров на оптических волокнах, полученные при использовании лазера на оптическом волокне, легированном эрбием. Лазер используется в режиме активной синхронизации мод. Частота генерации импульсов выходного сигнала – 10 ГГц, длительность импульса – 7,9 пс. Генерация сигнала, имеющего спектр типа суперконтинуума происходит вследствие комбинированного воздействия нелинейных процессов, включая автомодуляцию фазы и перекрестную модуляцию. Приведены результаты эксперим. исследования влияния параметров накачки, приведены результаты полученные при использовании перестраиваемого фильтра с шириной полосы пропускания 0,4 нм. Показана возможность формирования устойчивых импульсов оптического излучения, длительность которых равна 8,9-9,8 пс.

Экспериментально показано, что возможно выравнивание усиления волоконных рамановских усилителей при использовании нелинейного расширения спектра накачки. При проведении эксперимента расширение спектра накачки волоконных рамановских усилителей, подстраиваемых на 1455 нм длине волны, достигалось за счет распространения в волокне с ненулевым сдвигом дисперсии с малой аномальной дисперсией на длине волны накачки. Расширенный спектр накачки может достигать полной ширины полумаксимума, т. е. >28 нм. Показана, что м. б. достигнута выравненность спектра рамановского усиления в 1560-1640 нм диапазоне.

Увеличение сложности ИС на кремнии делает все более трудными соединения с помощью проводов. Предсказано, что при высоких скоростях синхроимпульсов в след поколении чипов задержки при распространении через весь чип многократно превысят период синхроимульса. Распределение синхроимпульсов и передача данных с помощью оптических волноводов позволит решить эту проблему. Оптические волноводы вносят низкую задержку, имеют низкие потери при распространении, низкие потери при изгибании, низкие перекрестные искажения и совместимы с CMOS технологией, с помощью которой изготавливаются ИС. Исследованы структуры оптических волноводов, которые м. б. пригодны для таких приложений.

Предложен и эксперим. исследован подстраиваемый двухволновый лазер на легированном эрбием волокне. Путем приложения продольного и поперечного мех. напряжения одновременно на волоконную решетку Брэгга м. б. непрерывно подстроены абсолютная длина волны и расстояние между длинами волн лазера. Используемая волоконная решетка Брэгга включает не только решетку, изготовленную в станд. одномодовом оптическом волокне, но и решетку, записанную в сохраняющем состояние поляризации волокне. Показано, что эксперим. результаты хорошо согласуются с теор. данными. Разработанные лазеры м. б. использованы в системах с уплотнением каналов по длине волны.

Рассмотрено новое каскадированное нелинейное взаимодействие 2-го порядка (хи{2}), которое одновременно основано на процессе генерации суммы частот (SFG) и генерации разности частот (DFG), в преобразователях длины волны с квазисогласованной фазой. Приведены аналитические выражения для преобразованного оптического излучения. Показано, что определенная эффективность преобразования м. б. получена при использовании 2-х источников накачки с более низкой выходной мощностью в новой схеме, по сравнению со станд. схемой каскадированного преобразования длины волны, основанной на генерации 2-й гармоники и генерации разности фаз с одним источником накачки.

Описана аппаратура для дуобинарной оптической передачи. Предложенная технология дуобинарной передачи, использованная в данной аппаратуре, позволяет повысить устойчивость оптического сигнала к хроматической дисперсии и нелинейностям при высокоскоростной передаче с уплотнением каналов по длине волны на большие расстояния без использования эл. узкополосного фильтра. Подробно рассмотрен состав аппаратуры для дуобинарной передачи. Оптические данные передаются в формате без возврата к нулю. 7 ил.

Конструкция оптического усилителя, такого как усилитель на волокне, легированном редкими землями, включает, по крайней мере, 2 отдельные секции, состоящие из (легированного) волокна. В подобной конструкции остаточная мощность накачки, сохраняющаяся в одной ступени (напр., в выходной) усилителя, вводится и повторно используется с помощью запоминающей секции из (легированного) волокна. В частности, вторая, более длинная секция накачивается непосредственно вводимой извне накачкой, а первая, более короткая секция, использует остаточную мощность накачки от второй в качестве входа сигнала накачки.

Предлагается новая схема преобразование с повышением оптических сигналов промежуточной частоты с сигналом оптического гетеродина, использующая перекрестную модуляцию усиления в полупроводниковом оптическом усилителе. Данная схема обеспечивает высокую эффективность преобразования. Она независима от внутренней длины волны оптического излучения и состояния поляризации. Данная схема м. б. полезна для систем передачи радиосигналов по оптическому волокну, в которых 1 сигнал гетеродина обеспечивается для нескольких спектрально мультиплексированных сигналов промежуточной частоты.

Исследована возможность создания усилителя на теллуриевом волокне, легированном эрбием, с полосой усиления от 1581 до 1616 нм для системы передачи с уплотнением каналов по длине волны в L-диапазоне, которая использует оптические волокна со сдвинутой дисперсией. Успешно осуществлена передача без ошибок на 329 км по оптическому волокну со сдвинутой дисперсией со скоростью 40 Гбит/с по 40 каналам в полосе от 1581 до 1616 нм в L-диапазоне при использовании усилителя на теллуриевом волокне, легированном эрбием, в качестве оконечного усилителя, повторителей и предусилителя.

Разработан оптический кросс-коррелятор для полного и быстрого поиска формы и фазы оптических импульсов на 1,55 мкм длине волны. Выведена формула для полного восстановления формы и фазы сигнального импульса по результатам измерения спектрограмм без итеративных вычислений в то время, когда характеристики импульсов известны. С помощью данной формулы достигнута высокая скорость восстановления импульсов. Приведена структурная схема оптического кросс-коррелятора с частотным разрешением.