10.8 Компенсация хроматической дисперсии

В настоящее время для компенсации хроматической дисперсии наиболее широкое применение нашли два различных метода.

1. Первое – волокно, компенсирующее дисперсию. Для него принято обозначение DCF (dispersion compensation fibre). Второй метод использует сформированную в волокне дифракционную решетку Брэгга.

Хроматическая дисперсия накапливается в значительной степени линейно с ростом длины пути, пройденного в волокне. Это облегчает ее компенсацию. Если добавить к работающей линии передачи волокно с большой дисперсией, коэффициент которой (D) имеет противоположный знак, а величина примерно равна той, что накопилась в работающей линии, то можно практически скомпенсировать эту дисперсию. DCF может иметь дисперсионный коэффициент (параметр D) на уровне – 200 пс/(нм·км). Длина DCF должна быть как можно короче, она может быть вычислена

(10.3)

где L₁ – длина линии,

L₂ – длина волокна DCF,

D₁ – дисперсионный коэффициент линии,

D_{2 -} дисперсионный коэффициент DCF.

Ряд проблем возникает и при использовании DCF. Во-первых, специальное волокно, используемое в DCF, вносит значительно большие потери, чем работающее волокно линии. Эти потери составляют от 0,4 до 1,0 дБ/км на λ=1,55мкм и добавляются к общим потерям линии передачи. Во-вторых, требуется около 1 км DCF, чтобы компенсировать 10 12 км рабочего волокна. В-третьих, в таких волокнах небольшие изменения длины волны сопровождается относительно большими изменениями модового пятна, оптическая интенсивность внутри DCF выше при заданной входной мощности, что приводит в к возрастанию уровня нелинейных эффектов.

2. Компенсаторы на основе брэгговских решеток с переменным периодом привлекают в последнее время большое внимание исследователей своими большими потенциальными возможностями. Принцип работы компенсаторов на основе брэгговских решеток с переменным периодом поясняет рисунок 10.10.

Рисунок 10.10

Он основан на том, что компоненты с различной длиной волны отражаются от различных участков решетки и, таким образом, проходят различный путь.

Решетка записывается в волокне путем фотостимулированного периодического изменения показателя преломления. В волокне с периодической решеткой показателя преломления происходит отражение света с длиной волны, вдвое превышающей период решетки. В компенсаторе дисперсии период решетки линейно (в некоторых случаях нелинейно) уменьшается вдоль волокна. Так как период решетки изменяется вдоль волокна, то и условия отражения для различных спектральных компонентов выполняется на разных участках. Для компенсации дисперсии стандартного одномодового волокна используется решетки, в которых коротковолновые составляющие световой волны (высокие частоты) отражаются в точке, расположенной дальше от начала устройства, чем точка, в которой отражается длинноволновые составляющие. Тем самым коротковолновые составляющие задерживаются относительно длинноволновых составляющих.

Эти устройства компактны. Решетка длиной 5 см, в принципе, может компенсировать дисперсию в системе длиной 300 км со скоростью передачи 10Гбит/с. Однако большинство решетчатых компенсаторов используются для компенсации хроматической дисперсии внутри одного сигнала, так как у решеток узкая спектральная полоса (2 6 нм). У компенсаторов на основе волоконных решеток имеется недостаток, заключающийся в том, что сигнал с компенсированной дисперсией отражается в обратном направлении, так что для отделения входа от выхода нужно использовать оптический циркулятор.

Необходимо заметить, что решетки характеризуются низкими потерями при прохождении через них нерезонансных световых лучей. Так что, если расположить в волокне последовательно несколько решеток (каждая с центром на отличной от других длине волны) или записать несколько решеток на одном участке, то можно обеспечить многоволновый режим работы.

Контрольные вопросы:

- Что такое градан и где его применяют?

- Для чего служат аттенюаторы?

- Какие бывают аттенюаторы по принципу действия?

- Что такое оптический разветвитель и его виды?

- Что такое оптический изолятор? Принцип действия оптического изолятора?

- В чем отличие оптического изолятора от волоконно-оптического циркулятора?

- Принцип работы оптического мультиплексора/демультиплексора?

- Какие методы используются для компенсации хроматической дисперсии?