10.1.7. Разработка сверхширокополосных оптических усилителей

Рассмотренные выше ОУ оптимизируются, как правило, под третье окно прозрачности и в той или иной мере отвечают возросшим требованиям на ширину полосы и допустимую неравномерность АВХ со стороны систем с WDM. Если первоначально стандартная ширина этого окна прозрачно­сти принималась равной 30 нм (1530-1560 нм), то потом она была расширена до 35 нм, а сейчас, в связи с появлением стандарта на "канальный план" систем с WDM, использующих разнос по час­тоте 100 ГГц (см. ниже), стандартной считается ширина окна 40,8 нм, или 5,1 ТГц.

Наличие горба АВХ на длине волны порядка 1534 нм в усилителях EDFA с невыравнен­ной АВХ приводило к тому, что полоса 1530-1542 нм не использовалась в системах с WDM, что привело к более интенсивному использованию длинноволнового поддиапазона (L band, см. ниже) 1545-1560 нм в обычной полосе C-Band. Однако появление стандартного канального плана для DWDM стимулировало увеличение числа каналов с разносом 100 ГГц до 32-40 и ускорило созда­ние двухкаскадных ОУ с АВХ, выравненной во всей полосе 3-го окна шириной 40,8 нм, позво­ляющей максимально разместить 51 канал.

Успехи в технологии высокоплотного мультиплексирования HDWDM, основанные на исполь­зовании новых технологий: 3-D Optics WDM, CG, FAG [204], AWG [253, 260] (см. ниже), позволяю­щих, потенциально создавать до 131 канала с разрешением не хуже 0,5 нм [204], поставили разработ­чиков ОУ перед необходимостью существенно расширить полосу пропускания ОУ. Рассмотрим одно из возможных решений этой проблемы, предложиеных специалистами Bell Labs [250].

Было предложено удвоить полосу усиления с 5,1 ТГц до 10,2 ТГц за счет использования двухканальной схемы усиления, где полоса пропускания каждого из каналов составляет те же 5,1 ТГц. Первый канал, названный C-Band {обычная полоса), имеет (на уровне -ЗдБ) те же частоты среза, что и обычный ОУ: 191,0 и 196,1 ТГц. Второй канал, названный L-Band (нижняя полоса), смещен по частоте на 5,1 ТГц в сторону нижних частот и имеет частоты среза 185,9 и 191,0 Гц. Сложенная вместе полоса этого сверхширокополосного усилителя СШПУ (UWBА) равна 10,2 ТГц или 84,3 нм (40,8+43,5нм) и позволяет разместить 102 канала с шагом 100 ГГц или 204 канала с шагом 50 ГГц.

Схема этого усилителя приведена на рис. 10-11. Она интересна, кроме указанных характе­ристик, своим схемотехническим решением и демонстрирует возросшую сложность оптической схемотехники. Сема составлена из шести секций. Первая секция представляет собой входной ши­рокополосный каскад предварительного усиления EDFA с фильтром-изолятором и одним лазером накачки, выход которого подается на вторую секцию, играющую роль демулътиплексора, разде^ ляющего входной поток на два канала. Для этого входной поток подается на первый порт цирку-лятора*, транслирующего его на вход второго порта, связанный с дифракционной решеткой*,

пропускающей нижние частоты на вход второго канала L-Band (нижняя часть схемы) и отражаю­щей верхние частоты на выход второго порта циркулятора, транслирующий его на вход третьего порта, связанный с первым каналом C-Band (верхняя часть схемы). Третья секция (одинаковая в обоих каналах) служит для компенсации дисперсии в обоих каналах и представляет собой одно-каскадный усилитель с фильтром-изолятором и отрезком волокна, компенсирующего дисперсию на выходе. Четвертая секция служит в качестве выравнивающего фильтра и регулятора коэффи­циента усиления и представляет еще один каскад усиления с фильтром-изолятором, выравниваю­щим фильтром и аттенюатером на выходе. Пятая секция служит собственно оконечным усили­телем мощности. Их схемы разные для первого и второго каналов. Для первого канала (C-Band) это - однокаскадный усилитель с тремя лазерами накачки (двух сонаправленных и одного проти­вонаправленного). Для второго канала (L-Band) это - трехкаскадный усилитель с сонаправленной накачкой. Шестая секция представляет собой мультиплексор, реализованный (как и демультип-лексор) на циркуляторе и дифракционной решетке и осуществляющем объединение двух полос усиления в одну.