1. Расчет потерь мощности оптического сигнала в волокне за счет нелинейных эффектов

Технология плотного волнового мультиплексирования DWDM (Dense Wavelength-division Myltiplexing) позволяет многократно увеличить пропускную способность существующих телекоммуникационных систем и объединить различные виды телекоммуникационных технологий в единую информационную инфраструктуру.

Основным компонентом системы DWDM является оптическое волокно. В оптической среде передачи сигналов в совокупности с другими особенностями технологии DWDM создаются различные нелинейные эффекты, приводящие к перекрестным помехам между оптическими каналами и снижению мощности передаваемого сигнала. Это, в свою очередь, приводит к снижению качества передачи в телекоммуникационной системе DWDM.

При исследовании влияния нелинейных эффектов в оптическом волокне на процессы распространения оптического сигнала не рассматривалось их воздействие на качество передачи данных.

Воздействие нелинейных эффектов таких как: фазовая самомодуляция, перекрестная фазовая модуляция, вынужденное рассеяние Рамана и вынужденное рассеяние Бриллюэна – приводит к уменьшению мощности оптического сигнала и, как следствие, к уменьшению защищенности сигнала от помех.

Уровень мощности сигнала с учетом потерь из-за влияния нелинейных эффектов:

Общие потери мощности оптического сигнала:

_,

где: – влияние эффекта самомодуляции;

– эффект перекрестоной фазовой модуляции;

– рассеяние Рамана;

– рассеяние Бриллюэна.

Нелинейные эффекты принято разделять на неупру­гие и упругие взаимодействия. К неупругим взаимодействиям отно­сятся вынужденное (стимулированное) рассеяние Рамана (SRS – Stimulated Raman Scattering) и вынужденное рассеяние Бриллюэна (SBS – Stimulated Brillouin Scattering). К упругим взаимодействиям относятся явления, обусловленные зависимостью показателя преломления от интенсивности света (эф­фектом Керра): фазовая самомодуляция волн, четырехволновое смешение, перекрестная фазовая модуляция. Явления, обусловленные эффектом Керра, могут приводить к значительным изменениям ширины и формы импульсов, а также к появлению перекрестных по­мех, зависящих от числа каналов в системе DWDM.

Исходные данные

L=60 - длина усилительного участка, км;

P₀ =1,5 - мощность оптического сигнала на входе канала, мВт;

α =0,22 - рабочее затухание оптического волокна, дБ/км;

с=299792458 - скорость распространения света, см/с;

λ=1550 - длина волны сигнала, нм;

В=2,48852 - скорость передачи по оптическому каналу, Гбит/с;

А_эфф =70 - эффективная площадь сердцевины волокна зависит от стандарта волокна, мкм²;

D(λ) = 17,4- коэффициент удельной дисперсии, зависящий от стандарта волокна и длины волны λ , пс/км*нм

Δf - разнос частот между оптическими каналами задается аппаратурой, Δf=100 ГГц;

Δλ =0,8 – интервал длины волны, который зависит от Δf: при Δf=100 ГГц Δλ принимает значение 0,78-0,8 нм;

N=5 - количество оптических каналов в системе соответствует количеству участков, на которые делится линия связи;

∆f_B = 30 – ширина полосы бриллюэновского рассеяния зависит от стандарта волокна, МГц.