Электронный учебно-методический комплекс по ТМ и О ЦВОСП

Рисунок 4.3. Схема транспондера.

Т.е. как отмечалось раньше, транспондеры позволяют преобразовать длину волны излучения оконечного устройства в длину волны DWDM для передачи в мультиплексор. На входы оптического мультиплексора поступают оптические сигналы, параметры которых соответствуют стандартам, определенными рекомендациями  G-962. Транспондер может иметь разное количество оптических входов и выходов. Но, если на любойвход транспондера может быть подан оптический сигнал, параметры которого определены рекомендацией G.957, то выходные его сигналы по параметрам должны соответствовать рекомендации G.962. При этом если уплотняется m оптических сигналов, то на выходе транспондера длина волны каждого канала должна соответствовать только одному из них в соответствии с сеткой частотного плана ITU-T.

В отличие от транспондеров, трансиверы не преобразуют длину волны излучения оконечного устройства.

Мультиплексоры и демультиплексоры.

Каждый лазерный передатчик в системе WDM выдает сигнал на одной из заданных частот. Все эти сигналы (каналы) необходимо мультиплексировать (объединить друг с другом) в единый составной сигнал.

Устройство, которое выполняет эту функцию, называется оптическим мультиплексором MUX (или OM). Аналогичное устройство на другом конце линии связи разделяет составной сигнал на отдельные каналы и называется оптическим демультиплексором, DEMUX (или OD). В WDM мультиплексированию подвергаются спектральные компоненты отдельных сигналов, характеристики которых всегда известны заранее (рис.4.4).

На рисунке 4.4 (а) показана типовая схема DWDM мультиплексора с зеркальным отражательным элементом. Рассмотрим его работу в режиме демультиплексирования. Приходящий мультиплексный поток  попадает на входной порт.  Затем этот сигнал проходит через волновод-пластину и распределяется по множеству волноводов, представляющих дифракционную структуру AWG. По-прежднему, сигнал в каждом из волноводов остается мультиплексным, а каждый канал  остается представленным во всех волноводах. Далее происходит отражение сигналов от зеркальной поверхности, и в итоге световые потоки вновь собираются в волноводе-пластине, где происходит их фокусировка и интерференция - образуются пространственно разнесенные интерференционные максимумы интенсивности, соответствующие разным каналам. Геометрия волновода-пластины, в частности расположение выходных полюсов, и длины волноводов структуры AWG рассчитываются таким образом, чтобы интерференционные максимумы совпадали с выходными полюсами. Мультиплексирование происходит обратным путем.

Рисунок 4.4 Схемы DWDМ  мультиплексоров

а) с отражающим элементом; б) с двумя волноводами-пластинами

Другой способ построения мультиплексора (Рис.4.4 б) базируется не на одной, а на паре волноводов-пластин. Принцип действия такого устройствааналогичен предыдущему случаю, за исключением того, что здесь для фокусировки и интерференции используется дополнительная пластина.

Для использования частотного ресурса DWDМ применяют специальные пассивные устройства – мультиплексоры ввода-вывода (дрон-модули), а также специальные (цветные) трансиверы (SFР). Распределение каналов определяется схемой построения сети.

а)

б)

Рисунок 4.5. Мультиплексор ввода/вывода. OADM

Использование перенастраиваемого оптического мультиплексора вводы/вывода (ROADM) дает возможность гибкого развертывания и удаленного конфигурирования спектральных каналов. На любом узле сети ROADM возможно переключение состояния спектрального канала на ввод/вывод и сквозную передачу без прерывания действующих услуг. При работе с перестраиваемым лазером ROADM обеспечивает гибкое управление спектральными каналами. ROADM позволяют строить сети с несколькими кольцами или смешанные сеть: на основе технологии селекторного переключения спектральных каналов (WSS). 

DWDМ мультиплексоры являются пассивными устройствами, вносят в сигнал достаточно затухание большое (до 8 и более дБ).

Оптические усилители.

Когда расстояние между удаленными узлами больше максимально допустимой длины пролета, в промежуточных точках устанавливаются дополнительные регенераторы, которые принимают слабый сигнал, усиливают его в процессе оптоэлектронного преобразования, восстанавливают скважность, фронты и временные характеристики следования импульсов. После преобразования в оптическую форму передают дальше правильный сигнал, в том же виде в каком он был на выходе предыдущего регенератора. Эти системы очень дорогие, при их установке нет возможности наращивать пропускную способность линии.

 Усилители оптические на волокне,легированном эрбием усиливают оптические сигналы без преобразования их в электрическую форму.а их рабочий диапазон длин волн практически точно соответствует окну прозрачности кварцевого оптического волокна (рис.4.6). За счет этих усилителей (EDFA) и началось стремительное развитие сетей DWDM в последнее время.

Рис. 4.6. Зависимость коэффициента усиления EDFA от длины волны

На основе  EDFA потери мощности преодолеваются путем оптического усиления. Принцип действия EDFA усилителя в общих чертах следующий: за счет легированного эрбием волокна (в стекло, фактически, примешивается данный редкоземельный элемент) и одного-двух лазеров накачки создаётся ситуация, когда частицы эрбия сначала резко и мощно возбуждаются, а затем переводятся в состояние покоя, тем самым «выплёвывая» дополнительную энергию, которая усиливает световой поток, проходящий через данное волокно.

Такое усиление не привязано к битовой скорости сигнала, что позволяет передавать информацию на более высоких скоростях и наращивать пропускную способность до тех пор, пока не начинают сказываться другие факторы, также как хроматическая, поляризационная модовая дисперсии.

Усилители EDFA обладают низким уровнем  шумов, а их рабочий диапазон длин волн практически точно соответствует окну прозрачности кварцевого оптического волокна.