3.8Линейные коды восп. Требования, предъявляемые к линейным кодам. Коды классов 1в2в, nrz, rz. Алгоритмы формирования.

К линейным сигналам ВОСП предъявляются основные требования:

- спектр сигнала должен быть узким и ограниченным в низкочастотной и высокочастотной области;

- линейный сигнал должен содержать информацию о тактовой частоте;

- линейный код должен быть простым для технической реализации преобразователя кода;

- алгоритм формирования линейного сигнала должен обеспечивать надежный контроль ошибок;

- для ВОСП – PDH желательно обеспечить передачу в линейном сигнале информацию от сервисных систем;

- из-за нелинейности модуляционной характеристики и температурной зависимости мощности излучения источника в линейных сигналах необходимо использовать только нулевые и единичные посылки оптической мощности.

1B2B –  широко используемый частный случай класса блочных кодов, в котором 1 бит исходной ИКМ последовательности длительностью Т кодируется комбинацией из 2 бит длительностью Т/2 (относительная скорость передачи в канале связи при этом возрастает в 2 раза). К этому классу относятся коды CMI и Миллера.

СМI - Coded Mark Inversion code – двухуровневый без возвращения к нулю двоичный код класса 1В2В с инверсией полярности кодовой комбинации на полный интервал на каждой «1» (т.е. каждой «1» ставится в соответствие либо комбинация «11», либо «00») и изменением полярности в середине каждого интервала «0» (т.е. каждому «0» ставится в соответствие дипульс «01»). 

Miller code - двуполярный двухуровневый код Миллера класса 1В2В, имеющий множество состояний {00, 01, 10, 11}, переходы между которыми описываются графом, приведенным на рис.3. Например, для приведенной на рис.1 исходной последовательности 1101101000000 ... порождаемые графом кодовые комбинации имеют вид: 11 10 00 01 10 00 01 11 ...., а сам процесс генерации (перехода из состояния в состояние) имеет вид:  1 ---> 11 - 1 ---> 10 -0 ---> 00 - 1 ---> 01 - 1 ---> 10 - 0 ---> 00 - 1 ---> 01 - 0 ---> 11 и т.д.

NRZ - основополагающий двухуровневый код без возвращения к нулю, может быть как двуполярным, так и однополярным.

RZ - основополагающий трехуровневый код с возвращением к нулю.

3.9Оптические усилители (полупроводниковые, рамановские, волоконно-оптические легированные эрбием). Назначение, классификация. Структурная схема и принцип действия edfa усилителя.

Оптический усилитель – устройство, обеспечивающее увеличение мощности оптического излучения.

а) Полупроводниковые усилители (ППУ). Основу полупроводникового усилителя составляет активная среда, аналогичная той, которая используется в полупроводниковых лазерах. В ППУ отсутствуют зеркальные резонаторы, характерные для полупроводниковых лазеров. Для уменьшения френелевского отражения с обеих сторон активной среды наносится специальное просветляющее покрытие толщиной λ/4 (рисунок раздатке). 

Б) Рамановские оптические усилители

При рамановском рассеянии частотный сдвиг между сигнальной волной и волной накачки больше, а выходной спектральный диапазон усиления шире, что допускает усиление сразу нескольких каналов в WDM сигнале. Большие переходные помехи между усиливаемыми каналами представляют основную проблему при разработке таких усилителей.

В) Волоконно-оптический усилитель на оптическом волокне, легированном ионами эрбием носят названия EDFA.

Усилители EDFA обеспечивают непосредственное усиление оптических сигналов, без их преобразования в электрические сигналы и обратно, обладают низким уровнем шумов. Усилители EDFA открывают возможность передачи модулированного оптического сигнала на очень большие расстояния без необходимости восстановления и регенерации передаваемой информации. Применение усилителей EDFA позволяет создавать полностью оптические сети, в которых обработка сигнала электронными компонентами происходит только в начальной (где информация впервые попадает в сеть) и конечной (где информация достигает конечного получателя) точках сети.

(Рисунок в раздатке). Слабый входной оптический сигнал (1) проходит через оптический изолятор (2), который пропускает свет в прямом направлении – слева направо, но не пропускает рассеянный свет в обратном направлении. Далее проходит через блок фильтров (3), которые блокируют световой поток на длине волны накачки, но прозрачны к длине волны сигнала. Затем сигнал попадает в катушку с волокном, легированным эрбием (4). Длина такого участка волокна составляет несколько метров. Этот участок волокна подвергается сильному непрерывному излучению полупроводникового лазера (5), установленного с противоположной стороны, с более короткой длиной волны накачки. Свет от лазера накачки − волна накачки (6) − возбуждает атомы примесей из возбужденного состояния в основное состояние. Однако при наличии слабого сигнала происходит переход атомов примесей из возбужденного состояния в основное с излучением света на той же длине волны и с той же самой фазой, что и повлекший это сигнал. Селективный разветвитель (7) перенаправляет усиленный полезный сигнал (8) в выходное волокно (9). Дополнительный оптический изолятор на выходе (10) предотвращает попадание обратно рассеянного сигнала из выходного сегмента в активную область оптического усилителя. Важнейший компонент усилителя EDFA − лазер накачки. 

Классификация ОУ представлена в раздатке.

Типовые задачи

1 Определить затухание (ослабление) в волоконно-оптической протяженностью 83 км, километрическое (погонным) затухание (ослаблением) оптического сигнала в оптоволокне a на длине волны l=1,55 мкм составляет 0,19 дБ/км, L_стр=4 км.

Определить затухание (ослабление), дисперсию, полосу пропускания и максимальную скорость передачи двоичных импульсов в волоконно-оптической системе с длиной секции L (км), километрическим (погонным) затуханием (ослаблением) a (дБ/м) на длине волны излучения передатчика l₀(мкм), ширине спектра излучения Dl_0.5 на уровне половины максимальной мощности излучения.

Длина секции L=83 (км)=83*10³ (м).

Затухание a=0,19 (дБ/км) = 0,19*10^-3 (дБ/м).

Длина волны l₀= 1,55 (мкм) = 1,55*10^-6 (м).

Результирующее максимальное затухание секции находится из соотношения:

a_М = a*L+a_C*N_С (дБ)

где a_C– потери мощности оптического сигнала на стыке волокон строительных длин кабеля (a_C=0,05 дБ).

N_С–число стыков, определяемое:

N_С = [L/L_СТР -1]=83/4-1=20

a_М = 0,19*10^-3*83*10³ +0,05*20=16,77 (дБ).