Хотя фотоны ведут себя при детектировании как частицы, они распространяются как волны. Вероятность того, что фотон, посланный отправителем, будет детектирован получателем равна
PD = cos2{(FA - FB)/2}
и характеризует интерференцию амплитуд волн, распространяющихся по верхнему и нижнему путям (рисунок 4.3.2). Вероятность регистрации будет варьироваться от 1 (при нулевой разности фаз) до нуля. Здесь предполагается, что отправитель и получатель используют фазовые сдвиги (FA, FB) = (0,3p/2) для нулевых бит и (FA, FB) = (p/2, p) для единичных битов (для алгоритма ВВ84 используются другие предположения).
Для регистрации одиночных фотонов, помимо ФЭУ, могут использоваться твердотельные лавинные фотодиоды (германиевые и InGaAs). Для понижения уровня шума их следует охлаждать. Эффективность регистрации одиночных фотонов лежит в диапазоне 10-40%. При этом следует учитывать также довольно высокое поглощение света оптическим волокном (~0,3-3ДБ/км). Схема интерферометра с двумя волокнами достаточно нестабильна из-за разных свойств транспортных волокон и может успешно работать только при малых расстояниях. Лучших характеристик можно достичь, мультиплексируя оба пути фотонов в одно волокно (рисунок 12.3).
Рисунок 12.3 – Интерферометр с одним транспортным волокном
В этом варианте отправитель и получатель имеют идентичные неравноплечие интерферометры Маха-Цендера (красным цветом отмечены зеркала). Разность фаз длинного и короткого путей DT много больше времени когерентности светового источника. По этой причине интерференции в пределах малых интерферометров не происходит (Б). Но на выходе интерферометра получателя она возможна (В). Вероятность того, что фотонные амплитуды сложатся (центральный пик выходного сигнала интерферометра В) равна
P = (1/8)[1 + cos(FA - FB)]
Следует заметить, что эта амплитуда сигнала в четыре раза меньше чем в случае, показанном на рис 4.3.2. Разветвители пучка (полупрозрачные зеркала) могут быть заменены на оптоволоконные объединители (coupler).
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Характеристики линейных трактов одноволновых волоконно-оптических систем передачи SDH (согласно рекомендации G.957 МСЭ-Т).
Код применения агрегатного оптического интерфейса SDH:
- I – обозначает внутристанционные применения (intro-office);
- S – обозначает передачу на небольшие расстояния (short-haul);
- L - обозначает передачу на большие расстояния (long-haul);
- V - обозначает передачу на очень большие расстояния (very long-haul);
- U - обозначает передачу на сверхбольшие расстояния (ultra long-haul);
- B – обозначает интерфейс с оптическим усилителем мощности (booster-amplifier);
- BP - обозначает интерфейс с оптическим усилителем мощности и оптическим предусилителем (pre-amplifier).
Обозначения I,S,L,V и U – международные стандартизированные обозначения.
JE,B,P,BP – вариант обозначения производителей аппаратуры.
Цифровой код агрегатного оптического интерфейса SDH:
- уровень STM может быть 1, 4, 16 или 64;
- используемые тип волоконно-оптического кабеля и номинальная длина волны излучения лазера обозначаются номером суффикса;
- 1 – обозначает использование источника лазера с номиналом 1310нм и стандартного волоконно-оптического кабеля согласно рекомендации G.652 ITU-T (SF, Standard Fiber);
- 2 - обозначает использование источника лазера с номиналом 1550нм и волоконно-оптического кабеля согласно рекомендации G.652 ITU-T (SF);
- 3 - обозначает использование источника лазера с номиналом 1310нм и волоконно-оптического кабеля со смещенной дисперсией согласно рекомендации G.653 ITU-T (DSF, Dispersion-Shifted Fiber);
FP(MLM) – многомодовый лазер с резонатором Фабри-Перо;
DFB(SLM) – одномодовый лазер с распред. обратной связью;
APD – лавинный фотодиод.
Таблица 1- Характеристики оптических интерфейсов для сигналов STM-1
Код интерфейса |
Един. измер. |
S-1.1 |
L-1.1 |
L-1.2 |
Уровень SDH Скорость передачи Линейный код Длина волны |
кбит/с
нм |
STM-1 155 520 NRZ скрембл. 1280…1335 |
STM-1 155 520 NRZ скрембл. 1280…1335 |
STM-1 155 520 NRZ скрембл. 1500…1580 |
Характеристики оптического передатчика (точка S) |
||||
Источник излучения Среднеквадратическая ширина спектра излу-чения на уровне 3дБм
Ширина спектра излу-чения на уровне 20дБм
Минимальное подав-ление боковых мод
Средняя излучаемая мощность |
нм
нм
дБ дБм |
Лазер FP(MLM)
4
-
- -15…-8 |
Лазер FP(MLM)
2,1
-
- -5…0 |
Лазер DFB(SLM)
-
1
30 -5…0 |
Характеристики оптического приемника (точка R) |
||||
Тип фотоприемника Минимальный уровень оптической мощности при BER=10-10
Уровень перегрузки Максимальный коэф-фициент отражения приемника
Дополнительное зату-хание оптического тракта |
дБм
дБм
дБ
дБ |
PIN
-33,5
-5
-
1 |
PIN
-34
-5
-
1 |
PIN
-34
-5
-25
1 |
Характеристики оптического тракта (между точками S и R) |
||||
Диапазон оптического затухания
Максимальная хрома-тическая дисперсия
Потери отражения оптической мощности от кабеля в точке S |
дБ
пс/нм
дБ |
0…17,5
96
- |
5…28
185
- |
5…28
-
- |
Таблица 2 - Характеристики оптических интерфейсов для сигналов STM-4
Код интерфейса |
Един. измер. |
S-4.1 |
L-4.1а |
L-4.1 |
L-4.2 |
Уровень SDH Скорость передачи Линейный код Длина волны |
кбит/с
нм |
STM-4 622 080 NRZ скремб. 1280…1335 |
STM-4 622 080 NRZ скремб. 1296…1330 |
STM-4 622 080 NRZ скремб. 1280…1335 |
STM-4 622 080 NRZ скремб. 1530…1560 |
Характеристики оптического передатчика (точка S) |
|||||
Источник излучения
Среднеквадратическая ширина спектра излу-чения на уровне 3дБм
Ширина спектра излу-чения на уровне 20дБм
Минимальное подав-ление боковых мод
Средняя излучаемая мощность |
нм
нм
дБ дБм |
Лазер FP (MLM)
2.1
-
-
-18…-8 |
Лазер FP (MLM)
2,0
-
-
-3…+2 |
Лазер DFB (SLM)
-
1
30
-3…+2 |
Лазер DFB (SLM)
-
1
30
-3…+2 |
Характеристики оптического приемника (точка R) |
|||||
Тип фотоприемника Минимальный уровень оптической мощности при BER=10-10
Уровень перегрузки Максимальный коэф-фициент отражения приемника
Дополнительное зату-хание оптическ. тракта |
дБм
дБм
дБ
дБ |
Ge-APD
-32
-4
-
1 |
Ge-APD
-32,5
-4
- 20
1 |
Ge-APD
-32,5
-4
-20
1 |
3хэлем.APD
-34,5
-8
-27
1 |
Характеристики оптического тракта (между точками S и R) |
|||||
Диапазон оптического затухания Максимальная хрома-тическая дисперсия - на максимальной длине волны излучения - на минимальной длине волны излучения Потери отражения оптической мощности от кабеля в точке S |
дБ
пс/нм
пс/нм
пс/нм
дБ |
0…16
90
-
-
14 |
6…28,5
130
-
-
20 |
6…28,5
130
-
-
20 |
10…29,5
-
3400
2900
24 |
Таблица 3 - Характеристики оптических интерфейсов с оптическими усилителями мощности для сигналов STM-4
Код интерфейса |
Един. измер. |
U-4.2 |
B-4.2B |
Уровень SDH Скорость передачи Линейный код Длина волны |
кбит/с
нм |
STM-4 622 080 NRZ скремб. 1530…1560 |
STM-4 622 080 NRZ скремб. 1530…1560 |
Характеристики оптического передатчика (точка S) |
|||
Источник излучения Ширина спектра излучения на уровне 20дБм
Минимальное подавление боковых мод
Средняя излучаемая мощность
|
нм
дБ
дБм |
Лазер DFB (SLM) 1,0
30
10…13 |
Лазер DFB (SLM) 1,0
30
14… |
Характеристики оптического приемника (точка R) |
|||
Тип фотоприемника
Минимальный уровень оптической мощности при BER=10-10
Уровень перегрузки Максимальный коэффициент отражения приемника
Дополнительное затухание оптического тракта |
дБм
дБм
дБ
дБ |
3хэлементный фотодиод APD
-34,5
-8
-27
2 |
3хэлементный фотодиод APD
-34,5
-8
-27
2 |
Характеристики оптического тракта (между точками S и R) |
|||
Диапазон оптического затухания
Максимальная хроматическая дисперсия
- на максимальной длине волны излучения - на минимальной длине волны излучения
Потери отражения оптической мощности от кабеля в точке S |
дБ
пс/нм
пс/нм
пс/нм
дБ |
21…42,5
3400
2900
24 |
25…46,5
3400
2900
24 |
Таблица 4 - Характеристики оптических интерфейсов для сигналов STM-16
Код интерфейса |
Един. измер. |
L-16.1 |
L-16.2 |
Уровень SDH Скорость передачи Линейный код Длина волны |
кбит/с
нм |
STM-16 2 488 320 NRZ скремб. 1280…1335 |
STM-16 2 488 320 NRZ скремб. 1530…1560 |
Характеристики оптического передатчика (точка S) |
|||
Источник излучения
Ширина спектра излучения на уровне 20дБм
Минимальное подавление боковых мод
Средняя излучаемая мощность |
нм
дБ
дБм |
Одномод. лазерный диод DFB (SLM)
1
30
-2…+2 |
Одномод. лазерный диод DFB (SLM)
0,5
30
-2…+2 |
Характеристики оптического приемника (точка R) |
|||
Тип фотоприемника
Минимальный уровень оптической мощности при BER=10-10
Уровень перегрузки Максимальный коэффициент отражения приемника
Дополнительное затухание оптического тракта |
дБм
дБм
дБ
дБ |
Ge-APD - лавинный фотодиод
-27
0
-27
1 |
3хэлементный лав. фотодиод APD
-28
-8
-27
2 |
Характеристики оптического тракта (между точками S и R) |
|||
Диапазон оптического затухания
Максимальная хроматическая дисперсия - на максимальной длине волны излучения - на минимальной длине волны излучения
Потери отражения оптической мощности от кабеля в точке S |
дБ
пс/нм
пс/нм
пс/нм
дБ |
2…24
300
24 |
10…24
1750
1500
24 |
Таблица 5 - Характеристики оптических интерфейсов с оптическими усилителями мощности для сигналов STM-16
Код интерфейса |
Един. измер. |
V-16.2 |
B-16.2 |
Уровень SDH Скорость передачи Линейный код Длина волны |
кбит/с
нм |
STM-16 2 488 320 NRZ скремб. 1530…1560 |
STM-16 2 488 320 NRZ скремб. 1530…1560 |
Характеристики оптического передатчика (точка S) |
|||
Источник излучения Ширина спектра излучения на уровне 20дБм
Минимальное подавление боковых мод
Средняя излучаемая мощность
|
нм
дБ
дБм |
Лазер DFB (SLM) 0,5
30
10…13 |
Лазер DFB (SLM) 0,5
30
14…17 |
Характеристики оптического приемника (точка R) |
|||
Тип фотоприемника Минимальный уровень оптической мощности при BER=10-10
Уровень перегрузки Максимальный коэффициент отражения приемника
Дополнительное затухание оптического тракта |
дБм
дБм
дБ
дБ |
3хэлементный APD
-28
-8
-27
2 |
3хэлементный APD
-28
-8
-27
2 |
Характеристики оптического тракта (между точками S и R) |
|||
Диапазон оптического затухания
Максимальная хроматическая дисперсия - на максимальной длине волны излучения - на минимальной длине волны излучения
Потери отражения оптической мощности от кабеля в точке S |
дБ
пс/нм
пс/нм
пс/нм
дБ |
21…36
3000
2700
24 |
25…40
3000
2700
24 |
Таблица 6 - Характеристики оптических интерфейсов с оптическим предусилителем для сигналов STM-16
Код интерфейса |
Един. измер. |
U-16.2 |
U-16.3 |
Уровень SDH Скорость передачи Линейный код Длина волны |
кбит/с
нм |
STM-16 2 488 320 NRZ скремб. 1530…1560 |
STM-16 2 488 320 NRZ скремб. 1530…1560 |
Характеристики оптического передатчика (точка S) |
|||
Источник излучения
Ширина спектра излучения на уровне 20дБм
Минимальное подавление боковых мод
Средняя излучаемая мощность
|
нм
дБ
дБм |
Лазер DFB и оптический усилитель
0,2
30
10…13 |
Лазер DFB и оптический усилитель
0,2
30
14…17 |
Характеристики оптического приемника (точка R) |
|||
Тип фотоприемника Минимальный уровень оптической мощности при BER=10-10
Уровень перегрузки Максимальный коэффициент отражения приемника
Дополнительное затухание оптического тракта |
дБм
дБм
дБ
дБ |
PIN
-36
-18
-27
2 |
PIN
-36
-18
-27
1 |
Характеристики оптического тракта (между точками S и R) |
|||
Диапазон оптического затухания
Максимальная хроматическая дисперсия - на максимальной длине волны излучения - на минимальной длине волны излучения
Потери отражения оптической мощности от кабеля в точке S |
дБ
пс/нм
пс/нм
пс/нм
дБ |
31…44
4300
3700
24 |
35…48
4300
3700
24 |
Таблица 7- Примеры характеристик оптических интерфейсов для сигналов STM-64 (G.691)
Код интерфейса |
Един. измер. |
S-64.2a |
L-64.2a |
V-64.2a |
Уровень SDH Скорость передачи Линейный код Длина волны |
кбит/с
нм |
STM-64 9 953 280 NRZ скрембл. 1530…1565 |
STM-64 9 953 280 NRZ скрембл. 1530…1565 |
STM-64 9 953 280 NRZ скрембл. 1530…1565 |
Характеристики оптического передатчика (точка S) |
||||
Источник излучения Ширина спектра излу-чения на уровне 20дБм
Минимальное подав-ление боковых мод
Средняя излучаемая мощность |
нм
дБ
дБм |
DFB
<0,2 30
-1…-5 |
DFB
<0,2 30
+2…-2 |
DFB
<0,2 30
+12…+15 |
Характеристики оптического приемника (точка R) |
||||
Тип фотоприемника Минимальный уровень оптической мощности при BER=10-10 |
дБм
|
APD
-18
|
PDC
-26
|
PDC
-23
|
Характеристики оптического тракта (между точками S и R) |
||||
Затухание: - максимальное - минимальное
Дисперсия: - максимальная |
дБ дБ
пс/нм |
11 6
800 |
22 11
1600 |
33 22
2400 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Варианты выбора центральных частот оптических каналов для типов ОК – с ОВ SMF (Рек. G.652), а также с ОВ NZDSSMF (Рек. G.655)
Сетка номинальных значений |
Расстояние между оптическими каналами (при числе каналов n), ГГц |
|||||||
Частот, ТГц |
Длин волн, нм |
100 (n≥8) |
200 (n≥4) |
400 (n=4) |
500/400 (n=8) |
600 (n=4) |
1000 (n=4) |
|
192.1 |
1560.61 |
* |
* |
|
|
* |
|
|
192.2 |
1559.79 |
* |
|
|
|
|
|
|
192.3 |
1558.98 |
* |
* |
* |
|
|
|
|
192.4 |
1558.17 |
* |
|
|
|
|
|
|
192.5 |
1557.36 |
* |
* |
|
* |
* |
* |
* |
192.6 |
1556.55 |
* |
|
|
|
|
|
|
192.7 |
1555.75 |
* |
* |
* |
|
|
|
|
192.8 |
1554.94 |
* |
|
|
|
|
|
|
192.9 |
1554.13 |
* |
* |
|
* |
|
|
|
193.0 |
1553.33 |
* |
|
|
|
* |
|
|
193.1 |
1552.52 |
* |
* |
* |
|
|
* |
|
193.2 |
1551.72 |
* |
|
|
|
|
|
|
193.3 |
1550.92 |
* |
* |
|
* |
|
|
|
193.4 |
1550.12 |
* |
|
|
|
* |
|
|
193.5 |
1549.32 |
* |
* |
* |
|
|
|
* |
193.6 |
1548.51 |
* |
|
|
|
|
|
|
193.7 |
1547.72 |
* |
* |
|
* |
|
* |
|
193.8 |
1546.92 |
* |
|
|
|
|
|
|
193.9 |
1546.12 |
* |
* |
* |
|
* |
|
|
194.0 |
1545.32 |
* |
|
|
|
|
|
|
194.1 |
1544.53 |
* |
* |
|
|
|
|
|
194.2 |
1543.73 |
* |
|
|
|
|
|
|
194.3 |
1542.94 |
* |
* |
|
|
* |
* |
|
194.4 |
1542.14 |
* |
|
|
|
|
|
|
194.5 |
1541.35 |
* |
* |
|
|
|
|
* |
194.6 |
1540.56 |
* |
|
|
|
|
|
|
194.7 |
1539.77 |
* |
* |
|
|
|
|
|
194.8 |
1538.98 |
* |
|
|
|
* |
|
|
194.9 |
1538.19 |
* |
* |
|
|
|
* |
|
195.0 |
1537.40 |
* |
|
|
|
|
|
|
195.1 |
1536.61 |
* |
* |
|
|
|
|
|
195.2 |
1535.82 |
* |
|
|
|
|
|
|
195.3 |
1535.04 |
* |
* |
|
|
|
|
|
195.4 |
1534.25 |
* |
|
|
|
|
|
|
195.5 |
1533.47 |
* |
* |
|
|
* |
* |
* |
195.6 |
1532.68 |
* |
|
|
|
|
|
|
195.7 |
1531.90 |
* |
* |
|
|
|
|
|
195.8 |
1531.12 |
* |
|
|
|
|
|
|
195.9 |
1530.33 |
* |
* |
|
|
|
|
|
196.0 |
1529.55 |
* |
|
|
|
|
|
|
196.1 |
1528.77 |
* |
* |
|
|
|
|
|
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Волоконно-оптические системы передачи. Учебник для ВУЗов. М. М. Бутусов, С. И. Верник, С. Л. Галкин и др. – М.: Радио и связь, 1992 г. 416 с.
Волоконно-оптические системы передачи. Учебное пособие, часть I. К. Е. Заславский. – Новосибирск, 1994 г., 75 с.
Атмосферные и волоконно-оптические системы передачи. Методические указания. В. Г. Фокин. – Новосибирск, 2002 г., 206 с.
Волоконно-оптические системы передачи. Учебное пособие, часть II. К. Е. Заславский. – Новосибирск, 1995 г., 67 с.
Современные волоконно-оптические системы передачи. Аппаратура и элементы. О. К. Скляров. – М.: Салон-Р, 2001 г., 237 с.
Волоконно-оптические системы связи. Перевод с английского. Р. Фриман. – М.: Техносфера, 2004 г., 447 с.
Волоконная оптика в системах связи. Учебное пособие, часть II, издание 2е. К. Е. Заславский. – Новосибирск, 2003 г., 146 с.
Волоконно-оптические сети. Р. Р. Убай дуллаев. – М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 2000 г., 267 с.
Оптические системы передачи. Перевод с английского. Дж. Гауэр. – М.: Радио и связь, 1989 г., 501 с.