6.5 Оптические усилители.

В настоящее время все большее распространение получает применение усилителей, непосредственно усиливающих оптический сигнал без преобразо­вания в электрический. Существует несколько типов оптических усилителей:

1. усилители с полостью Фабри-Перо, которые оснащаются плоским ре­зонатором с зеркальными полупрозрачными стенками. Они имеют вы­сокий коэффициент усиления, нечувствительны к поляризации сигна­ла, работают в широком диапазоне;

2. усилители, использующие брюллиэновское рассеяние. Брюллиэновский эффект возникает при большой мощности передаваемого сигнала, ко­гда часть энергии на длине волны λ₁, переходит в энергию новой сме­щенной волны λ ₂ . При реализации мощная накачка производится на длине λ₁, чтобы усилить сигнал на длине λ.₂ . Выходной сигнал сосредоточен в очень узком диапазоне;

3. усилители, использующие романовское рассеяние. Стимулированное рамановское рассеяние также как и брюллиэновское переводит часть энергии накачки в сигнальную волну. Позволяет производить одновременно усиление сразу нескольких каналов, однако велики переход­ ные помехи;

4. лазерные усилители. Не получили широкого распространения из-за чувствительности к поляризации луча и сложности конструкции;

5. усилители на примесном волокне (например, эрбиевые усилители) получили наибольшее распространение. Используются как на сухопутных, так и подводных линиях. Схема показана на рис. 41. Свет от лазе­ра накачки возбуждает атомы примеси (в так называемом примесном волокне длиной в несколько метров), которые имеют сравнительно большое время релаксации. Однако при наличии слабого основного излучения происходит индуцированный переход атомов примеси в ос­новное, с излучением света на той же длине волны и с той же фазой, что и вызвавший этот сигнал. Усилители получили название EDFA на основе кремниевого волокна, легированного эрбием.

Рис. 41

6.6. Спектральное уплотнение (мультиплексирование)

В пределах окна прозрачности затухание а слабо зависит от частоты. По­этому в одном окне прозрачности можно организовывать несколько стволов связи, при этом в оптическое волокно вводится излучение от нескольких источ­ников, работающих на разных длинах волн. На приемном конце происходит разделение сигналов с помощью оптических фильтров. На рис. 42 показана принципиальная схема такого уплотнения. ОП - оптический передатчик, УО - устройство объединения,

Рис. 42

ОП – оптический передатчик, УО – устройство объединения, ОВ – оптическое волокно,

УР – устройство разъединения, ФП - фотоприемник.

Для объединения и разделения оптических сигналов используются специ­альные устройства, основанные на различных физических явлениях: дифракции, дисперсии, интерференции и т.п. Это могут быть призмы, дифракционные ре­шетки, плоские оптические фильтры, состоящие из нескольких слоев кварцево­го стекла с разной величиной коэффициента преломления и т.д.

Спектральное уплотнение позволяет не только увеличить пропускную способность, но и осуществить двустороннюю передачу по одному волокну. Обычно для передачи в прямом и обратном направлениях используют разные волокна. При спектральном уплотнении можно существенно сократить количе­ство используемых волокон. Между волнами, на которых ведется передача, су­ществует промежуток 0,2  0,3 мкм, например, в I^м окне прозрачности, передача может вестись на длинах волн 0,8; 0,825; 0,85; 0,875 мкм. Во 2^м окне прозрач­ности - на длинах волн 1,22; 1,28; 1,34 мкм и т.п.

Иногда под термином «мультиплексирование» понимают передачу одно­временно нескольких информационных сигналов в одном носителе. Если ем­кость линий превышают емкость передачи отдельных приложений, то в одном носителе могут передаваться сразу несколько приложений, причем сами прило­жения могут иметь разную природу; это могут быть отдельные файлы, или по­стоянный битовый поток. Такое мультиплексирование может быть частотным и временным. При частотном мультиплексировании каждому сигналу выделяется определенная доля частотной полосы, а при временном мультиплексировании сигналу каждого приложения отводится вся полоса, но на короткий промежуток времени (тайм-слот). Временное мультиплексирование может быть синхронным с определенным порядковым номером каждого тайм-слота, и асинхронным (или статистическим), когда приложениям отводятся тайм-слоты по требованию.

В настоящее время расстояние между волнами в окне прозрачности при­ближается к величине 150нм, шаг несущих - к 25 ГГц. Все эти меры позволяют передавать в пучке несколько сот длин волн.