1. Исследование влияния эффекта вынужденного рассеяния Рамана

Негативное проявление эффекта вынужденного рассеяния Рамана SRS заключается в том, что сиг­налы в оптических каналах системы DWDM испытывают ухуд­шение отношения сигнал/шум, так как часть мощности сигналов перекачивает­ся в длинноволновые каналы.

Расчет потерь мощности сигнала в оптическом канале связи производится по следующей формуле:

, дБ,

где D_p – фактор истощения сигнала, определяемый по формуле:

.

где r₀ – коэффициент, равный отношению частоты основного сигнала к частоте, на которой проявляется усиление, для рамановского усиления может быть принят r₀=1,07;

G_A – коэффициент ненасыщенного усиления, рассчитывается по формуле:

,

где g_R – коэффициент рамановского усиления, для длин волн в области 1550 нм приблизительно равен 6·10^-14 м/Вт.

Приведенный метод расчета влияния SRS не учитывает количества каналов N в системе DWDM. Для определения влияния эффекта рамановского рассеяния в многоканальных системах необходимо рассматривать коэффициент рамановского усиления g(∆λ) в зависимости от интервала длины волны :

,

где = 125 нм - ширина полосы пропускания комбинационного (рамановского) рассеяния.

Часть мощности сигнала, поступившей из i-го канала во все каналы:

.

Соответственно, потери мощности сигнала для i-го канала составят:

, дБ.

2. Исследование влияния эффекта вынужденного рассеяния Бриллюэна

Физическая причина проявления вынужденного рассеяния Бриллю­эна состоит в том, что происходит взаимодействие волны света, распространяющейся в прямом направлении и волны света, рассеянно­й в обратном направлении, а также тепловой упругой волны. В результате такого взаимодействия возникают периодические области волокна с переменным показателем преломления. Отражения оптического сигнала проявляются в виде обратно рассеянного света с доплеровским понижением частоты (сдвигом в область длинных волн). Это приводит как к ослаблению мощности вводимого в ОВ сигнала, передаваемого в прямом направлении, так и к появлению отраженного излучения.

Величина сдвига частоты сигнала зависит от того, по какой технологии легирована сердце­вина оптического волокна. В волокне стандарта G.652 рассеянная обратная световая вол­на смещена по частоте на 11 ГГц (на 0,088 нм) при собственной ширине полосы ∆f_B=30 МГц. В любом случае линия спонтанного усиления узкая, а сдвиг частот много меньше расстояния между оптическими каналами систе­мы DWDM. Из указанного можно сделать вывод, что величина ограничения мощности вводимого в волокно сигнала не зави­сит от числа оптических каналов.

Из полученных результатов можно сделать вывод, что ухудшение качества передачи, вызванное эффектом SBS, не возникнет в системах DWDM, где ширина полосы источника значительно превосходит ширину полосы Бриллюэна (например, ∆f_s=10 ГГц при скорости передачи 2,5 Гбит/с, а ∆f_B=30 МГц). Эффект воздействия SBS должен быть учтен и при малых канальных мощностях сигнала, особенно при использовании лазеров с малой шириной спектра.

Воздействие эффекта вынужденного рассеяния Бриллюэна не зависит от количества оптических каналов в системе DWDM, но зависит от скорости передачи данных в оптическом канале.

Коэффициент ненасыщенного усиления G_A бриллюэновского рассеивания рассчитывается по формуле:

,

где g₀ – коэффициент усиления, так называемого слабого сигнала (сигнала, появившегося в результате воздействия эффекта SBS):

,

где g_B(B) – коэффициент SBS, зависящий от скорости передачи B:

,

g_в – коэффициент бриллюэновского усиления, g_в=5·10^-11 м/Вт.

Коэффициент ненасыщенного усиления G_A преобразуем к виду:

.

Для расчета потерь мощности оптического сигнала в результате воздействия эффекта SBS используем выражение:

, дБ,

где D_p – фактор истощения мощности сигнала:

.

Для бриллюэновского рассеяния значение коэффициента r₀=1 из-за малой величины смещения частоты спектра.

Формула расчета потерь мощности оптического сигнала в результате воздействия эффекта SBS примет вид:

, дБ.

Общие потери мощности оптического сигнала:

дБ.

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

дБ.