10.5.3. Оптические технологии ввода-вывода несущих

Рассмотрим кратко существующие оптические технологии ввода-вывода несущих с разделением по длине волны в промежуточных узлах сети. Использование этих технологий - ключевой момент в осуществлении динамической реконфигурации оптической WDM-системы, под которой пони­мается возможность оператора сети дистанционно добавить или убрать определенное число опти­ческих несущих для оптимизации производительности сети или с целью наделить ее операцион­ной гибкостью.

В настоящее время сущетсвуют по крайней мере четыре технологии, позволяющие осуще­ствить ввод-вывод оптических несущих [336]:

• фильтры на основе оптоволоконных дифракционных решеток Брэгга*;

• фильтры на основе интерферометра Фабри-Перо*;

• интерференционные фильтры на тонких пленках*;

• поляризационные фильтры на жидких кристаллах*;

• акусто-оптические перестраиваемые фильтры.

10.5.3.1. Основные требования, предъявляемые к фильтрам ввода-вывода

Фильтры, созданные на основе указанных технологий, должны удовлетворять ряду требований, а именно:

• иметь малые вносимые потери, чтобы не требовать установки оптических усилителей-компенсаторов;

• потери фильтра не должны зависеть от состояния поляризации входного сигнала, чтобы ис­ ключить изменение выходной мощности при изменении состояния поляризации;

• полоса пропускания фильтра не должна зависеть от температуры в рабочем диапазоне темпе­ ратур системы в целом;

• АВХ фильтра должна быть максимально плоской, чтобы допускать каскадирование фильтров в системах WDM без потери плоскостности АВХ в рабочем интервале длин волн;

• крутизна спада АВХ в переходной полосе должна быть достаточно большой, чтобы свести к минимуму влияние переходного затухания соседних каналов.

• изготовление фильтра должно быть высокотехнологично и иметь относительно невысокую удельную стоимость (в расчете на одну несущую).

10.5.3.2. Фильтры на основе оптоволоконных дифракционных решеток Брэгга

Оптоволоконная дифракционная решетка Брэгга* отличается от обычной дифракционной ре­шетки* тем, что необходимое периодическое изменение показателя преломления для создания собственно структуры решетки осуществляется в сердцевине ОВ путем облучения отрезка ОВ ультрафиолетовым источником света через специальную маску (структуру с периодически изме­няющимся коэффициентом пропускания).

Принцип, на котором основана фильтрация с помощью такой решетки, в следующем. При распространении двух волн (с постоянными распространения р¹ и р²) в одном направлении пере­качка энергии одной волны в другую (возникновение дифракционного максимума) происходит, если выполняются условия совпадения фаз Брэгга-Вульфа* (Б-В) [299]:

(10-8) где а - постоянная решетки. Если вторая волна суть отраженная от решетки первая, то а

тогда условие Б-В (10-8) примет вид

(10-9)

Волна Хв носит название волны Брэгга. Эта волна соответствует центральной частоте главного лепестка спектральной характеристики в диапазона волн, отражаемых решеткой Брэгга. Спектр симметричен относительно волны Брэгга, а его боковые лепестки затухают достаточно слабо. Разница амплитуд главного и первых боковых лепестков не более 10 дБ, а ширина главного лепестка в единицах нормированной расстройки

Для существенного уменьшения амплитуды боковых лепестков используется специальная технология "отсекания пьедестала" отраженного спектра за счет использования неоднородной решетки Брэгга, показатель преломления которой уменьшается по длине от центра к краям решет­ки. В результате разница амплитуд увеличивается до 30 дБ, однако ширина главного лепестка при этом возрастает с 1,8 до 3 (в единицах нормированной расстройки) [299]. На рис. 10-41 приведена схема модуля ввода-вывода на основе фильтра на решетке Брэгга.

Схема модуля состоит из двух циркуляторов* и оптоволоконной решетки Брэгга между ними. Входной (первый) циркулятор играет роль фильтра вывода несущей, а выходной (второй) -играет роль мультиплексора ввода несущей. В принципе он может быть заменен на модуль муль­типлексора WDM на два входа на основе стандартного разветвителя.

На рис. 10-42 приведена схема модуля для ввода-вывода 4 несущих на основе решеток Брэгга с использованием циркулятора и разветвителя для вывода несущих и комбайнера с развет- . вителем на два входа для ввода несущих.

К недостаткам этого типа фильтров следует отнести то, что решетка Брэгга рассчитывает­ся на определенную длину волны и не может перестраиваться.