оптических системах передач под этим понимаетсянелинейный шум, возникающий в основном из-за нелинейных эффектов в оптически волокнах, т.е. четырехволновое смешение (FWM, Four Wave Mixing ), кросс-

модуляция (XPM, Cross-Phase Modulation), самомодуляция (SPM, Self-Phase Modulation). Рекомендация ITU-T предусматривает нормирование OSNRL фиксированным значением.

1.3. Оценка OSNR в когерентных системах связи

Резкое развитие оптических систем связи за несколько лет привел к появлению и успешному использованию транспондеров с когерентным приемом, предназначенных для коммерческих систем передачи. Кроме

нескомпенсированной передачи, также кардинально поменялись и ключевые особенности распространения оптического сигнала по каналам связи и

проектируемой линии связи. В общем виде, можно считать уровень OSNR с учетом нелинейных эффектов следующим образом. Последние исследования

эмиссии, вызванный работой оптических усилителей и шум, обусловленный нелинейностью оптических волокон.

где – средняя мощность в канале, Вт;

–мощность шумов, вызванных спонтанной эмиссией фотонов, Вт;

–мощность шумов, обусловленная нелинейными процессами в

оптических волокнах, Вт.

При этом суммарный сигнал, приходящий на детектор транспондера представляет собой смесь полезного сигнала и шума, представляющего шум спонтанной эмиссии и шум, вызванный нелинейностью волокон. Мощность

мощность шумов, вызванных нелинейностью можно представить следующем образом [6, 7]:

11

линию, мВт -2;

– мощность полезного оптического сигнала, мВт.

Для понимания физического смысла воздействия шумов, наложим на (1.6) два условия. Для первого граничного условия при малых мощностях

Это соотношение отражает линейную зависимостьOSNR от входной мощности. В случае увеличения входной мощности сигна, влияниеа

Суммарное влияние шума можно оценивать следующим образом [6].

на основе легированных волокон, например, эрбиевых (EDFA, Erbium Doped Fiber Amplifier) и усилители, построенные на эффекте Рамана [8].

В теоретических расчетах принято учитывать шум спонтанной эмиссии как постоянную величину во всем С-диапазоне(1530-1565 нм), в то время

как профиль шума является неравномерным по всему спектральному диапазону (рис. 1.5).

12

эквивалентного уровня шумаNFreq, которой должен быть равным уровню шума при использовании оптического усилителя в конце пролета(рис. 1.6б) для обеспечения эквивалентного отношения сигнал-шум, как и в случае использования удаленной накачки усилителем Рамана (рисунок 1.6a).

13

Рисунок 1.6 – Схема удаленной накачки усилителем Рамана (a) и эквивалентной схемы с дискретным EDFA усилителем (б)

Используя формулу Фрииса, приведем оценку коэффициента шума в

Таким образом, выражение (1.13) показывает, что коэффициент шума усилителя Рамана напрямую зависит от длины оптического ,волокна

где – полный коэффициент шума оптического усилителя Рамана, дБ L’ – полные потери в оптическом пролете, дБ.

Рисунок 1.7 – Полный коэффициент шума усилителя Рамана Согласно рис. 1.7 при значении коэффициента усиления 20 дБ, полный

Рисунок 1.8 – Пояснение встречной накачки усилителем Рамана

Для EDFA усилителей мощность шума, вызванного спонтанной эмиссией фотонов можно учитывать следующим образом:

15

где – коэффициент шума EDFA усилителя;

g – усиление оптического усилителя на ∙заданной1 длине волны.

Выражение можно упростить, т.к. , то уровень шума будет иметь следующий вид:

На протяженных линиях связи кромеEDFA усилителей для увеличения дальности передачи используют усилители Рамана, которые также создают шум спонтанной эмиссии. Следует учитывать, что усилитель Рамана будет идеализированным (для упрощения вида PASERA ), то есть сигнал сохраняет свой средний уровень мощности на всем участке пролета. Тогда можно уровень

мощности спонтанной эмиссии Рамановского усилителя представить в следующем виде [5]:

где – коэффициент шума Рамановского усилителя; =g1,13– усиление оптического усилителя на заданной длине волны;

– коэффициент заполнения фотонами(для расчетов принимается

).

Кроме соотношения (1.15), можно использовать другое соотношение для быстрой оценки эффективного коэффициента шума [9]:

мощность накачки, Вт

Таким образом, при расчетах линий необходимо корректно выставлять требуемые оптические усилители с соответствующими коэффициентами усиления, от которого зависит соответствующий уровень шума спонтанной эмиссии.

16