Fokin_Kogerentnye_opticheskie_seti_ - Стор 13

ти швидкості в каналі до 1 Тбіт/с, а в межах смуг волокон C, L до 30 Тбіт/с, що близько до граничного значення частотного ресурсу волокон.

Мал. 3.4. Схема електронної стабілізації випромінюваної оптичної потужності

3.2. Джерела оптичного випромінювання когерентних ВОСП

Джерела випромінювання когерентних систем (для оптичних передавачів та оптичних гетеродинів приймачів) повинні задовольняти ряду вимог, обумовлених мінімальними спотвореннями сигналів в оптичних середовищах (волоконних і планарних хвилеводах), температурними варіаціями навколишнього середовища в апаратурі, необхідністю перебудови по довжині хвилі випромінювання і т. Найважливіші вимоги наведені нижче.

Вимоги до джерел оптичного випромінювання когерентних ВОСП:

─ формування суворо когерентного (без складових спонтанного характеру) випромінювання на заданих стандартних частотах (довжинах хвиль), що відповідають рекомендаціям G.694.1;

─ вузький спектр випромінювання (як правило, менше 1 МГц за рівнем − 20 дБм), що гарантує мінімальні дисперсійні спотворення у волокні та інших компонентах та фазову стабільність при когерентному прийомі;

─ висока стабільність випромінюваної оптичної потужності та частоти за різних температурних умов (як правило, від − 5 до +60ºС) тривалої експлуатації;

─ можливість широкодіапазонної перебудови частоти або довжини хвилі випромінювання (як мінімум у межах діапазонів S, C, L (від 40 до 70 нм) із збереженням параметрів: потужності випромінювання, спектру випромінювання та стабільності або точності налаштування хвилі випромінювання, що при масовому випуску знижує вартість виробів завдяки одній постійній конструкції, технологічній у виготовленні;

─ управліннярівнем потужності в межах, що задаються для оптичних інтерфейсів;

─ малі габарити для розміщення в платах обладнання, мала маса, вібростійкість, мінімальне споживання електричної енергії;

─ придатність приладів для включення до стандартної системи управління-

У табл. 3.1 наведено короткі відомості щодо сучасних напівпровідникових конструкцій лазерів: багатомодовий лазер (ФП, FP – FabriPerot); лазер із розподіленими бреггівськими відбивачами (РБО, DBR – Distributed Bragg Reflector); лазер із розподіленим зворотним зв'язком (РОС, DFB – Distributedфазозміщуваний лазер РОС– Phase Shifted DFB); лазер вертикального випромінювання (ЛВІ, VCSEL - Surface Emitting Laser). Різне конструктивне виконання цих приладів дозволяє проводити їх перебудову по хвилях, що випромінюються, але з різними діапазонами, рівнями потужностей і спектром випромінювання. Ці напівпровідникові лазери отримали широке застосування в оптичних інтерфейсах (у тому числі у складі модулів SFP, SFP+, XFP) як із точним налаштуванням на окремі хвилі з відповідних сіток хвиль (CWDM, DWDM), так і діапазонним налаштуванням (як в інтерфейсах SDH). Однак ці прилади недостатньо задовольняють вимогам для когерентної передачі по ряду положень, стабільності частоти випромінювання, ширині спектра випромінювання, діапазону підстроювання рівня потужності випромінювання та діапазону перебудови хвилі випромінювання.

Інші лазери, що перебудовуються для когерентних ВОСП мають більш складні конструкції, завдяки яким вдається досягти виконання, принаймні, перших п'яти вище перерахованих вимог більшою мірою, ніж для лазерів з табл. 3.1. Це такі приклади конструкції: Sample Grating Distributed Bragg Reflector lasers Digital Supermode Distributed Bragg Reflector laserGrating CouplerSampled Reflector (GCSR) laser;(LGLC) laser;laser DBR; EMCORE Extended Cavity Laser (ECL) Technology laser. Це далеко не повний перелік використовуваних лазерів у когерентних системах. Конструкції приладів постійно вдосконалюються та пропонуються нові рішення. Безперервну та детальну інформацію про це можна отримати у наукових фахових виданнях (IEEE Journal of Lightwave Technology, IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, IEEE Photonics Technology Letters) та виданнях української Академії Наук (Квантова електроніка), Оптика та спектроскоп.

Табл. 3.1. Конструкції, характеристики та оцінки напівпровідникових лазерів для ВОСП

3.2.1. Принципи управління випромінюванням лазера

Для реалізації можливостей спектрального мультиплексування оптичних каналів в системах передачі DWDM на однопрогонових ділянках місцевих і внутрішньозонових мереж виробники налагодили випуск модулів, що перебудовуються (наприклад, SFP/XFP) і транспондерів, які можуть налаштовуватися на окремі хвилі сіток хвиль стандартів G.694.1 (DWDM), G .694.2 (CWDM).

У складі модулів та транспондерів можуть перебудовуватися по довжині хвилі джерела випромінювання та приймачі (фотодетектори типу TAP, TWPD із вбудованими оптичними фільтрами та підсилювачами). Класифікація можливих способів розбудови лазерів наведено на рис. 3.5, де показані два основних напрями перебудови: зовнішнім резонатором та внутрішніх характеристик. Зовнішня перебудова досить громіздка, вимагає застосування прецизійних оптичних компонентів, які відрізняються високою вартістю виробництва, що не дозволяє використовувати ці рішення в модулях SFP, XFP, але можуть успішно застосовуватися в транспондерних блоках когерентних систем.

Мал. 3.5. Можливіспособи перебудови лазера оптичного передавача

Способи внутрішньої перебудови випромінювання лазера можуть відрізнятися один від одного ступенем складності реалізації та різними схемами виконання управління перебудовою (перемикання оптичного каналу, температурними змінами тіла лазера, зміною величини струму управління, що пропускається через зону генерації випромінювання, механічною або іншою перебудовою внутрішнього резонатора лазера) [32 ]. Можливі варіанти перебудови лазера спрощено ілюструються на рис. 3.6.

Мал. 3.6. Варіанти управління лазера, що перебудовується

У кожному з варіантів досягається перебудова фільтруючого пристрою в певному діапазоні оптичного посилення активного середовища, що накачується (рис. 3.7), де властивостями середовища і фільтруючої системи визначені можливі моди генерації.

Мал. 3.7. Можливості селекції генерованих мод лазера

З відносно простого математичного співвідношення (3.1):

де m – номер моди, n – ефективний показник заломлення, L – ефективна керована довжина, можна вивести співвідношення з метою оцінки перебудови лазера (3.2):

---