10.3.1. Типы волновых конверторов

Существующие волновые конверторы используют различные нелинейные эффекты для генерации гармоник нужной длины волны. Конверторы могут использовать как фиксированные (Ф), так и настраиваемые или переменные (П) наборы длин волн на входе и выходе, соответственно. По это­му критерию ВК могут быть следующих четырех типов: Ф-Ф, Ф-П, П-Ф, П-П. Последние из них наиболее универсальные.

По другим критериям - используемому механизму модуляции или типу нелинейных преоб­разований - можно выделить следующие типы таких конверторов [299]:

• оптоэлектронные конверторы;

• конверторы на основе оптической кросс- модуляции;

• конверторы на основе эффекта четырехволнового смешения;

• конверторы на основе других нелинейных эффектов.

10.3.1.1. Оптоэлектронные конверторы

Такие типы конверторов являются наиболее простыми и широко используемыми в системах WDM конверторами.

Конвертор, как правило, состоит из трех блоков: оптического приемника-преобразователя, электронного регенератора и оптического передатчика. Приемник несущей осуществляет как усиление, так и оптоэлектронное преобразование сигнала. Регенератор формирует требуемую вы­ходную частоту (длину волны) и подает ее на выходной лазер, используемый в качестве передат­чика. Такой конвертер относится к классам П-Ф, при использовании лазера с фиксированной час­тотой, или П-П, если используется перестраиваемый лазер.

Как и все регенераторы, электронный регенератор может быть трех типов: 1 тип - R (1R), или просто регенератор-усилитель;

• 2 тип - (2R), или регенератор-усилитель-формирователь;

• 3 тип - (3R), или регенератор-усилитель-формирователь с ресинхронизацией.

Регенератор первого типа не осуществляет нелинейных преобразований и потому прозра­чен для любых форматов входных сигналов, его недостаток - дополнительный шум усиления и, как следствие, снижение отношения сигнал/шум.

Регенератор второго типа заново формирует сигнальную последовательность и поэтому применим только для двоичных или импульсных сигналов определенного формата, ввиду чего ме­нее прозрачен для других входных сигналов, однако позволяет увеличить отношение сигнал/шум.

Регенератор третьего типа не только заново формирует, но и заново синхронизирует по­следовательность, что позволяет кроме увеличения отношения сигнал/шум существенно умень­шить дрожание фазы. Однако этот тип регенератора наименее прозрачен для входных сигналов.

10.3.1.2. Конверторы на основе оптической перекрестной модуляции

В таких конверторах используются возможности перекрестной (со стороны основной несущей) модуляции дополнительной, пробной, несущей, проходящей через то же устройство, что и основ­ная несущая.

Такая модуляция возможна, если характеристики устройства изменяются при изменении интенсивности входного сигнала. Таким устройством может быть ППОУ, а в качестве перекрест­ной модуляции могут использоваться: кросс-модуляция усиления - КМУ (Cross-Gain Modulation -CGM) и кросс-модуляция фазы - КМФ (Cross-Phase Modulation - СРМ).

В первом случае (КМУ) используется зависимость усиления ППОУ от мощности (интен­сивности) входного сигнала (см. рис. 10-30). На этом рисунке показана прямоугольная форма из­менения интенсивности входного сигнала (несущая Л_в), подаваемого на ППОУ. Параллельно с ним на модулируемый вход усилителя подается пробный сигнал (несущая Л_р) требуемой на выхо­де конвертора частоты. На рисунке показано, как изменение интенсивности основного сигнала меняет плотность носителей в области усиления (чем больше интенсивность, тем меньше плот­ность носителей - ясно, что форма кривой плотности с обратным знаком повторяет форму сигнала интенсивности). В свою очередь усиление пропорционально (в зоне линейности усиления) плот­ности носителей. В такт с усилением меняется (модулируется) и пробный сигнал, фильтруемый на выходе ППОУ фильтром, настроенным на Я_р. Как видно из рис. 10-30, основной и пробный сигна­лы распространяются сонаправленно, тогда как изменение интенсивности этих сигналов оказыва­ется в противофазе (пробный сигнал запаздывает на 180°).

Bo-втором случае (КМФ) используется зависимость между плотностью носителей ППОУ и изменением коэффициента преломления среды ППОУ, которая изменяет фазу пробного сигнала. Это изменение фазы с помощью схемы интерферометра MZI может быть преобразовано в измене­ние интенсивности пробного сигнала. Схема такого преобразования и основанного на нем ВК приведена на рис. 10-31.

В этой схеме используются два ППОУ, включенных (каждое) в соответствующее плечо интерферометра Маха-Цендера* - ИМЦ (MZI). Оба плеча MZI имеют одинаковую длину, но разветвители с каждой из сторон (А и В) имеют асимметрию коэффициента передачи у. Проб­ный сигнал подается со стороны В интерферометра, а основной сигнал - со стороны А. В отсутст­вие основного сигнала пробный сигнал появляется на выходе А в неизменном виде. При наличии же основного сигнала, изменяющего плотность носителей а ППОУ, фазовые изменения, возни­кающие в усилителях в каждом из плеч (ввиду асимметрии у), будут различны, что приводит к модуляции интенсивности суммарного пробного сигнала, появляющегося на выходе А, за счет ин­терференции двух его составляющих (см. форму сигналов на рис. 10-31).

Как видно из рис. 10-31, основной и пробный сигналы распространяются в данной схеме противонаправленно, тогда как изменение интенсивности этих сигналов оказывается в фазе. Осо­бенностью этой схемы в отличие от предыдущей является, с одной стороны, меньшая требуемая мощность основного сигнала для создания той же глубины модуляции, с другой - вдвое большее число ППОУ.