Введение к работе
Актуальность темы. Волоконно-оптические системы связи (ВОСС) в последние годы заняли лидирующее положение среди наиболее перспективных магистральных, городских и объектовых систем передачи информации благодаря неоспоримым достоинствам - высмюй пропускной способности, отличным массо-габаритным и эксплуатационным характеристикам, экономической эффективности. Создание высокоинформативных линий и сетей передачи данных является необходимым условием научного, технического и социального прогресса. Сегодня наряду с практическим внедрением систем волоконно-оптической связи (телефонная и факсимильная связь, сети ЗРМ, компьютерные банковские системы, кабельное телевидение и др.) продолжается дальнейшее усовершенствование разработок и производства волоконно-оптического кабеля, оптической и оптоэлектронной аппаратуры ВОСС. Проблема создания высококачественной оптической компонентной базы ВОСС остается весьма актуальной.
Одним из эффективных путей увеличения пропускной способности и усовершенствования архитектуры РОСС общепризнанно является спектральное уплотнение (СУ), сущность которого состоит в передаче по волоконно-оптическому кабелю информационных сигналов с различными длинами волн оптических несущи (рис. 1). В последние годы интерес к спектральному уплотнению резко возрос благодаря
[ZD-
ДДіГ ЛИй
bok
МП г~\ дмп
_ rS~] V_X _T"L_
і 1 ФЯі
і j
j—і <№?.
L.
ты
Рис. 1. Принципиальная схема волоконно-оптической системы связи со спектральным уплотнением; МП мультиплексор;. ДМП -демультипдексор; ЛД - лазерный диод; ФД - Фотодиод; БОК - волоконно-оптический кабель
большим успехам в разработке мощных узкополосных полупроводниковых излучателей и особенго волоконно-оптических усилителей сиг-
-4.-
налоь. Такне усилители, среди которых особое значение приобрели эрбиевые волоконно-оптические усилители, позволяют создать широкополосные ретрансляторы для ВОСС без фотоэлектрического преобразования оптических сигналов, и это значительно облегчает использование в таких ВОСС принципа спектрального уплотнения.
Важнейшими оптическими приборами в аппаратуре спектрального уплотнения являются оптические мультиплексоры и демультиплексоры ШДМ) - устройства, выполняющие функции объединения и разделения : злихроыаткческих световых потоков. Основными проблемами разработки современных МДМ является создание устройств уплотнения с большим (до нескольких десятков) числом рабочих каналов в ограниченной (около 20»30 нм) области спектра, с минимальными (еди-шпи-доп дБ) оптическими потерями, высокой помехозащищенностью, компактностью и низкой себестоимостью.
Цель работы. Целью настоящей работы является усовершенствование технических характеристик оптических мулъти-демультиплек-соров для высокоинформативных волоконно-оптических систем связи со спектральным уплотнением.
Задачи диссертационной работы:
расчет " оптимальний выбор спектральных характеристик оптических ' фильтров для многоканальных МДМ и источников излучения дли ВОСС со спектральным уплотнением, включая анализ влияния их параметров на величины оптических потерь и переходных помех в Боа:;
расчет оптических характеристик КЦМ с высокой спектральной избирательностью, непосредственно связанных с волоконно-оптическими световодами)- и основанных на'применении увкополосных интерференционных фильтров и объемных голограммных элементов;
,- исследование возможностей и путей построения мульти-де-мультиплексоров с перестраиваемой длиной волны в рабочих каналах устройства и нахождение рекомендации чо практическим разработкам таких ВДМ.
ІІІ5У.чиан новизна и результаты, выносимые на защиту:
предложена обобщенная математическая модель мульти-де-ьудышыексора волоконно-оптической системы связи со спектральным уплотнением, позволяющая рассчитать основныэ энергетические кччіктеріїгтики такой ВОСС;
с использованием ЭВМ заполнены расчеты оптических потерь
и переходных помех в мульти-демультиплексорах ВОСС при гауссовс-кой, усеченно-гауссовской и прямоугольной формах спектральных характеристик оптических фильтров и применяемых в ВОСС излучателей;
получены рекомендации построения каскадных мульти-демуль-типдексоров с использованием интерференционных фильтров и объемных фазовых пропускающих голограмм; показана целесообразность применения в ОДМ объемных голограммпых спектральных фильтров при разносе несущих длин волн менее 0 нм;
предложена оригинальная схема перестраиваемого по длине волны мульти-демультиплексора на основе врзп,аш,ейся объемной пропускающей голограммы в сочетании с плоским зеркалом, параллельным поверхности голограммы; рассчитаны спектральные характеристики голограммного перестраиваемого мульти-демультиплексора с учетом влияния погрешностей взаимного расположения элементов перестраиваемого мульти-демультиплексора, расходимости излучения и параметров голографической фазовой решетки.
Практическая ценность работы заключается з формулировках конкретных рекомендаций по выбору сптиматьных спектральных характеристик источников света и мудьти-демультиплексоров ВОСС со спектральным уплотнением, а также в разработке методик расчета, анализа и конструирования отдельных узлов спектральных мудь-ти-демультипдексоров для волоконно-оптических сястем связи.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на Второй Межведомственной научно-технической конференции (секция N5, Системы оптической локации, связи и обработки информации, г. Пушкин, 28-30 ноября 1995 г), обсуждались на научных семинарах кафедры Твердотельной оптоэлектролики СЛГИТ-МО(ТУ).
Публикации. По теме диссертации опубликованы .2 - кауные работы (два доклада).
Структура и объем диссертации. Дисс ртация построена из введения, четырех глав., заключения, списка литературы, и приложений; содержит 166 страниц основного текста, 81 рисунок, 11 таблиц.
Похожие диссертации на Оптические устройства спектрального уплотнения для волоконно-оптических систем связи
