3.2 Фильтры выравнивания спектра усиления

Наряду с быстрым развитием цифровых средств связи современные телекоммуникационные системы предъявляют к сетям жесткие требования более высокой пропускной способности. В сфере оптических средств связи пропускная способность волоконно-оптических кабелей огромна. В традиционных сетях вне зависимости от того, применяют ли для увеличения пропускной способности пространственное уплотнение сигналов (space-division multiplex, SDM) или временное уплотнение сигналов (time-division multiplex, TDM), передают оптические сигналы только на одной длине волны. По сравнению с передачей на одной длине волны полоса пропускания волоконно-оптического кабеля практически не ограничена. С целью использования гигантских ресурсов полосы пропускания волоконно-оптического кабеля и увеличения пропускной способности передачи по волоконно-оптическим кабелям разработана технология нового поколения волоконно-оптических кабелей, взявшая за основу технологию плотного уплотнения каналов связи с разделением по длине волны (DWDM) [20].

Появление волоконно-оптических усилителей легированных эрбием (EDFA) привело к быстрому развитию технологии уплотнения каналов связи с разделением по длине волны. Используя эту технологию, для увеличения пропускной способности необходимо только увеличивать число мультиплексируемых длин волн. Тем не менее, необходим усилитель с широким и равномерным спектром усиления для увеличения количества мультиплексируемых длин волн, однако спектр усиления в усилителе EDFA на настолько равномерен, как ожидалось. В настоящее время увеличение числа мультиплексируемых длин волн в основном ограничено полосой усиления используемого в системе усилителя EDFA. В диапазоне волн 1545˜1560 нм спектр усиления в усилителе EDFA более равномерен, поэтому в общем нет необходимости устанавливать выравнивающий усиление фильтр (Gain Flattened Filter, GFF). Однако для более широкого диапазона волн (такого как диапазон волн 1530˜1560 нм), из-за характеристики спектра усиления в усилителе EDFA, возникает необходимость в выравнивании усиления с помощью фильтра GFF. Для осуществления функций фильтра необходимо, чтобы потери, вносимые фильтром GFF, были различными для различных длин волн. Если кривая спектра потерь в фильтре GFF совпадает с кривой спектра усиления в усилителе EDFA, то можно достичь более широкого и равномерного спектра усиления. Хотя конечно, такое выравнивание приводит к потерям мощности.

Рисунок 14 - Спектры усиления EDFA без и с выравнивающими фильтрами

Фильтры выравнивания спектра усиления выполняют функцию выравнивания коэффициентов усиления на различных длинах волн, передаваемых по оптической линии связи. В настоящее время такие фильтры выполняются на основе акусто-оптического эффекта, длинно- и коротко-периодных волоконных решеток, эффекта Маха-Цендера (Mach-Zehnder) и тонкопленочных диэлектрических фильтров. Наибольшими преимуществами обладают волоконные решетки, которые позволяют подстраивать усиление каждого канала в отдельности (рис. 14).