10.1.2.4. Применение ппоу

ППОУ могут быть использованы по крайней мере в трех различных классах синхронных оптиче­ских систем: усилителях, компенсаторах дисперсии и оптических коммутаторах.

Как усилители (т.е. по основному назначению) ППОУ могут быть использованы в качест­ве предусилителей перед детектированием оптического сигнала, а также в качестве усилителей мощности в линейных системах для компенсации распределенных потерь в линии, позволяющих увеличить длину регенерационного участка. ППОУ могут быть интегрированы вместе с полупро­водниковым лазером для создания эффективного источника в когерентных оптических системах.

ППОУ могут быть использованы как компенсаторы дисперсии в ОВ, учитывая то, что они даже в одноканальном варианте вызывают увеличение крутизны фронта и уменьшение кру­тизны среза импульсов (эффект, характерный для ЛЧМ, см. выше), а в многоканальном варианте к нему прибавляется эффект ФКМ. Если использовать ЧВС в ППОУ для частотной конверсии спектра, приводящей к инвертированию порядка следования частотных составляющих импульса, т.е. фактически к изменению знака дисперсии, то можно компенсировать дисперсию на после­дующем участке с ОВ [192].

ППОУ, наконец, могут быть использованы в качестве оптических коммутаторов для пространственной коммутации или разделения по длинам волн.

Дополнительную информацию по ППОУ можно почерпнуть в работах [190, 193]. Ориен­тировочные значения их параметров приведены ниже в табл. 10-1.

10.1.3. Оптические усилители, использующие нелинейные явления в ов

В оптических системах, использующих ВОК, для усиления сигналов можно использовать нели­нейные явления в оптическом волокне, такие, как рассмотренные выше ВКР или эффект Рамана, ВРМБ и параметрическое усиление [168].

... 10.1.3.1. Волоконные ВКР-усилители

Явление ВКР можно использовать для усиления оптического сигнала, если он распространяется вместе с интенсивной волной накачки и его длина волны лежит в полосе комбинационного усиле­ния. Эти усилители также называют комбинационными или романовскими усилителями. Для случая, когда интенсивность сигнала 1_С меньше интенсивности накачки 1„_ак, усиление определяет­ся следующим выражением:

(10-6)

где - мощность накачки; - эффективные длина и площадь поперечного се-

чения ОВ, ag_} - эквивалентная крутизна усиления ОУ (порядка МО"¹³ м/Вт [168]).

Типичными параметрами являются мощность накачки 1 Вт, коэффициент усиления порядка 30 дБм (1000 раз). Мощность насыщения Р_н ВКР-усилителей значительно больше, чем ППОУ (1 вТ против 1 мВт), причем накачка может быть как попутная, так и встречная. В качестве накачки ис­пользуются лазеры с длиной волны 1060 нм (для усиления сигналов 1300 нм) и 1320 нм (для усиле­ния сигналов с длиной волны 1550 нм). Этот тип усилителей достаточно широкополосен (5-10 ТГц)

и годится для усиления сигналов в схемах с WDM и усиления коротких импульсов (пикосекундного диапазона). Ориентировочные значения параметров ВКР-усилителей приведены ниже в табл. 10-1.

-:

10.1.3.2. Волоконные ВРМБ-усилители

Явление ВРМБ также может быть использовано для усиления оптического сигнала. Однако ширина полосы такого усиления значительно меньше, чем у ВКР-усилителей (десятки мегагерц против тера-герц). Кроме того, частота накачки должна отличаться от частоты усиливаемого сигнала на малую величину (<100 МГц), что делает их непригодными для усиления сигналов в схемах с WDM.

Формула для коэффициента усиления такого ОУ аналогична (10-4), с той только разницей, что Р_шк и мощность насыщения усилителя Р„ составляют около 1 мВт. Ориентировочные значе­ния параметров ВРМБ-усилителей приведены в табл. 10-1.

10.1.3.3. Параметрические усилители

Параметрическое усиление основано на использовании явления, называемого частично вырожден­ным четырехволновым смешением ЧВЧВС (см. выше). Стоксовая и антистоксовая компоненты при этом называются сигнальной и холостой волнами. При точном синхронизме и gL»l, где g -коэффициент параметрического усиления, в области, далекой от насыщения, а также в случае вы­рождения по накачке, когда существует только одна частота накачки, формула для коэффициента усиления параметрического усилителя, полученного за один проход, имеет вид [168]:

(10-7)

где у- среднее значение коэффициента нелинейности, Ь_св - длина световода.

Грубая оценка ширины полосы усиления дает величину порядка 100 ГГц. Эта величина является промежуточной между аналогичными величинами ВКР-усилителей и ВРМБ-усилителей. Параметрический усилитель имеет ряд специфических недостатков: требует точного соблюдения фазового синхронизма, жесткого контроля длины световода, учета положения и уровня усиления холостой волны, учета истощения накачки и уширения ее спектра, приводящих к уменьшению па­раметрического усиления и др.

Эксперименты с такими усилителями показывают возможность достижения больших коэффи­циентов усиления 38-46 дБм [168], однако требуют большой мощности накачки (30-70 Вт) и спец­средств для поддержания синхронизма (световода с двойным лучепреломлением, управляемого давле­нием). Это не позволяет (по крайней мере сегодня) использовать такие усилители в синхронных систе­мах связи. Ориентировочные значения параметров ВРМБ-усилителей приведены ниже в табл. 10-1.