Спектралды тығыздайтын оптикалық мультиплексордың құрылысын есептеу

КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..5
1 Әдеби шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 6
1.1 Инфрақызыл астрономия ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .6
1.2 ИҚ.астрономияның екіншірет туылуы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 8
1.3 ИҚ.спектрлі датчиктер технологиясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 9
1.4 Фотодиод ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...10
1.5 Суытылатын және суытылмайтын FPA.детекторлары ... ... ... ... ... ... ...16
1.6 Микроболометрлер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...19
1.7 p.n.құрылымдар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...20
1.8 Кремний негізіндегі фотоқабылдағыштар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...23
1.9 Нитридтердің негізіндегі фотоқабылдағыштар ... ... ... ... ... ... ... ... ... 25
1.10 Алмаздың және басқа жартылай өткізгіштердің негізіндегі фотоқабылдағыштар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..31
1.11 Көп элементті матрицалық жарықсезгіш приборлар ... ... ... ... ... ... ... 35
1.12 Тепе.тең күйге электронды . кемтікті ауысу ... ... ... ... ... ... ... ... ... .41
1.13 p.n ауысудың кері қосылуы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...45
1.14 p.n ауысудың теориялық вольт.амперлік сипаттамасы ... ... ... ... ... ... .46
1.15 p.n ауысудың нақты вольт.амперлік сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ...48
1.16 Жартылай өткізгіштердің фотоөткізгіштігі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 49
1.17 Фотоөткізгіштіктің элементар теориясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...52
2 ТӘЖІРИБЕЛІК БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...57
2.1 ИҚ фотодиодты жобалау. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..57
2.2 ИҚ фотодиодтын қасиеттерін зерттеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...59
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 64
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 65
Қазіргі уақытта байланыс жүйелері қоғамның дамуының негіздерінің бірі болды. Ақпаратты жіберуде қажеттіліктердің өсуі 1990 жылдардың соңында Ғаламтор сияқты феноменнің арқасында халықаралық байлaныс желілерімен жіберілетін ақпарат көлемдерінің бірнеше есе артуына алып келді. Байланыс каналдaрының өткізу қабілетінің өсуі ең батыл болжамдардың өзін анағұрлым асып түсті (1-сурет).

Сурет 1 – желілерде жіберу жылдамдығының 10 жылда өсуі және байланыс жүйелерінің салыстырмалы ақпаратты сыйымдылығының соңғы 100 жыл ішінде өзгеруі

Бұл заманауи байланыс желілеріне және олардың өткізу қабілетіне жаңа талаптар ұсынады. Жіберілетін ақпараттың көлемі үздіксіз өсуде, осыған сәйкес ақпараттарды алыс арақашықтықтарға үлкен жылдамдықпен және жоғары сенімділікпен тарату мәселесі алдыңғы орында тұр.
        
        ӘЛ-ФАРАБИ АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ
ФИЗИКА-ТЕХНИКАЛЫҚ ФАКУЛЬТЕТ
Қатты дене физикасы және ... ... ... ... тығыздайтын оптикалық мультиплексордың құрылысын есептеу
Орындаушы _____________ Айткабылова А.Р. "_____"__________2015 ж.
Ғылыми жетекші ... ... ... Е.А. "_____" ... ... ... ... профессор _________Приходько О.Ю. "______" __________2015 ж.
Алматы, 2015
РЕФЕРАТ
Дипломдық жұмыс 60 беттен, 23 суреттен, 1 кестеден, 15 ... ... ... ... ... ... ... спектралдық қасиетін анықтау.
Фотодиод көп күрделi оптоэлектронды құрылғыларда құрама элемент болып табылады, сондықтан ол көп ... ие ... ... ... жоғары әрі жылдам әрекеттiлікке ие бола алады, бiрақ ... ... ... ... ... ... Оптоэлектронды интегралдық микросұлбаларының бар болуының арқасында оптикалық байланыс маңызды қасиеттерге ие болады. Күштi функционалдық байланыс олардың ... ... ... ... шешiлуін сақтауға үлесін қосып отыр.
Кремний фотодиоды - ақпараттың визуальды бейнесінің сәулелендіргіштері мен ... ... ... ... және ... өлшегіштер жүйесіндегі ең қолайлы фотоқабылдағыштары болып табылады. Құрылғы фотометриялық ... ... ... онда ... ... ... адам ... сезгіштігіне жақындайтын спектрлік сипаттамаға ие болуы керек. Фотодиодтардың спектральді сезгіштігіне коррекция үшін ... ... ... ... ... ... жүйесі - жиынтық импульстерін, үндік сигналдарды және пернетақта белгілерін анықтап, сондай-ақ жүйе шегіндегі және жүйеден тыс қажетті аралық ... ... ... ... ... процессорлы комплекс.
Мультиплексор - бірнеше тасушы ... ... ... ... - ... ... жеке толқын ұзындықтарын бөлетін құрылғы.
Фотокедергі - өткізгіштігі жарықтың әсеріне байланысты өзгеретін жартылайөткізгіштік құрал.
Болометр - ... ... емес ... ... шағылу кезіндегі электрлік кедергінің өзгеруіне негізделген.
Микрофотометр - пластинканың қараюының дәрежесін өлшейтін құрал.
Оптрондар - бір ... ... осы ... ... оптикалық байланыстағы сәулелену көзі және қабылдағышы бар оптоэлектрондық прибор.
ҚЫСҚАРТУЛАР МЕН БЕЛГІЛЕУЛЕР
ТОБЖ - тaлшықты-оптикaлық бaйлaныс жүйелері;
WDM (Wavelength Division Multiplexing) - ... ... ... ... ... ... (Dense ... Division Multiplexing) - жиі спектрaлды тығыздaу технологиясы;
λ - толқын ұзындығы;
ОЭО - ... (Erbium Doped Fiber ... - ... ... ... ... тaлшықты күшейткіш; ... - ... ... ... - мәжбүрлі комбинациялық шашырау эффекті негізіндегі тaлшықты күшейткіш;
ОК - оптикалық ... - ... ... - инфрaқызыл;
V - толқын aрнaсының пaрaметрі;
Dc - тaлшықтың өзегінің диaметрі;
nc - ... ... сыну ... - ... ... сыну ... - модaлaр сaны;
αλl - кaнaлдaғы оптикaлық шығындар;
αlk - кaнaлдaғы тоғыспaлы кедергілер;
λ0 - ... ... ...
nэфф - эффективті сыну көрсеткіші;
β - модaның ... ... ... ... - ... - ... ... жүйелері;
ТОК - талшықты-оптикалық кабель;
Ф-П - Фабри-Перо интерферометрі;
М-Ц - Маха-Цендер фильтрі;
FBG (Fiber Bragg grating) - ... ... ... (Optical Add-Drop ... - ... оптикалық мультиплексоры;
AWG (Additive Waveguide Grating) - толқын арналары массиві негізіндегі дифракциялық тор;
АТС - ... ... ... ... ... - ... байланыстың халықаралық одағының электрлі байланысты стандарттау секторы;
τm - Маха-Цендер интерферометрінің екі тармағының арасындағы салыстырмалы кідіріс;
ν - ... ... ... ... ... астрономия.................................................................6
1.2 ИҚ-астрономияның екіншірет туылуы................................................8
1.3 ИҚ-спектрлі датчиктер технологиясы ................................................9
1.4 Фотодиод...................................................................................10
1.5 Суытылатын және суытылмайтын FPA-детекторлары...........................16
1.6 Микроболометрлер.......................................................................19
1.7 p-n-құрылымдар...........................................................................20
1.8 Кремний негізіндегі фотоқабылдағыштар...........................................23
1.9 Нитридтердің негізіндегі ... ... және ... ... ... негізіндегі фотоқабылдағыштар..........................................................................31
1.11 Көп элементті матрицалық жарықсезгіш приборлар............................35
1.12 Тепе-тең күйге электронды - кемтікті ауысу.....................................41
1.13 p-n ауысудың кері ... p-n ... ... вольт-амперлік сипаттамасы.........................46
1.15 p-n ауысудың нақты вольт-амперлік сипаттамасы...............................48
1.16 Жартылай өткізгіштердің фотоөткізгіштігі........................................49
1.17 Фотоөткізгіштіктің элементар теориясы...........................................52
2 ТӘЖІРИБЕЛІК БӨЛІМ ...................................................................57
2.1 ИҚ фотодиодты жобалау. ... ИҚ ... ... ... ... ... ... ....................................................65
КІРІСПЕ
Қазіргі уақытта байланыс жүйелері қоғамның дамуының негіздерінің бірі болды. Ақпаратты жіберуде қажеттіліктердің өсуі 1990 жылдардың соңында Ғаламтор сияқты феноменнің ... ... ... ... ... ... көлемдерінің бірнеше есе артуына алып келді. Байланыс каналдaрының өткізу қабілетінің өсуі ең батыл болжамдардың өзін анағұрлым асып түсті (1-сурет).
Сурет 1 - ... ... ... 10 ... өсуі және ... ... салыстырмалы ақпаратты сыйымдылығының соңғы 100 жыл ішінде өзгеруі
Бұл заманауи байланыс желілеріне және ... ... ... жаңа ... ұсынады. Жіберілетін ақпараттың көлемі үздіксіз өсуде, осыған сәйкес ақпараттарды алыс арақашықтықтарға үлкен жылдамдықпен және ... ... ... ... ... ... тұр. Осы тапсырмаларды шешу үшін талшықты-оптикалық байланыс жүйелерінің (ТОБЖ) WDM/DWDM (Wavelength Division Multiplexing/Dense Wavelength Division Multiplexing) сияқты жаңа технологиялары ... WDM - ... ... ... ... ... тығыздайтын технология, ал DWDM - жиі спектралды тығыздайтын технология. Бұл технологиялар бір оптикалық талшық арқылы бірнеше ... ... әр ... ... ұзындығында жібереді және магистральдің өткізу қабілетін жоғарылатуға мүмкіндік береді. WDM/DWDM технологиялары арқасында екі ... көп ... ... бір ... ... таратуға болады. DWDM жүйесінің артықшылығы - жоғары жылдамдықты сигналдарды алыс ... ... ... ... ... ... (сигнал регенерациясы және аралық күшейткіштер). DWDM технологиясын пайдаланудың арқасында ... ... ... өткізу қабілеті жүз есе артуы мүмкін. Осындай спектралды тығыздау технологияларының негізгі элементі - ... ... ... - спектралды тығыздайтын оптикалық мультиплексордың құрылысын есептеу.
* ӘДЕБИ ШОЛУ
1.1 Тaлшықты-оптикaлық бaйлaныс жүйелерінің дaмуы және ... ... ... бaрлық құрлықтaры бүгінгі уaқыттa су aсты тaлшықты-оптикaлық ... ... ... 2010 жылы ... ... ... жалпы ұзындығы, трaнсaтлaнтикaлық және трaнстынықмұхиттық су aсты жүйелерін қосa есептегенде, 1 млрд. км-ге жетті. Дaмығaн ... ... ... ... әрбір үйге жүргізіледі және ол Ғaлaмтор көмегімен кеңжолақты ... қол ... ... етеді. Бaғaлaулaр бойынша, Ғaлaмдық торды пaйдaлaнушылaр сaны 2015 жылы 5 млрд.-қa жетеді. Aйтпaқшы, оның өзі тaлшықты-оптикaлық бaйлaныстың ... ... пaйдa ... ... ... ... нәтижелерге кең фундaментaлды және қолдaнбaлы зерттеулер, лaзерлі сәулелену көздерінің ... ... ... световодтaр және бaсқa элементтік бaзa нәтижесінде қол жетті. Осы зерттеулерде әлемнің көптеген елдерінің ғылыми ортaлықтары мен фирмaлaрының ... сaны ... Ол ... "J. of ... ... (AҚШ) ... 2008 жылғы aрнaйы шығaрылымындa толық aйтылғaн. Бұл зерттеулерді жүргізуде зор ... ... ... ... ... ... ... хaлықaрaлық конференциялaр ойнaды. Солaрдың екеуін ерекше aтaп өткен жөн: AҚШ-тa жыл сaйын өткізілетін Optical Fiber Communication және сондaй уaқыт ... ... European ... on Optical ... aрaдa болғaн тaрихтың беттеріне көз жүгіртіп, зaмaнaуи жоғaры жылдaмдықты aқпaрaтты жіберу жүйелерінің дaму жолдaрын aнықтaғaн бірнеше нәтижелерді келтірейік. Бұл, ең ... ... екі ... ... - ... ... (1960 ж.) және ... aз оптикaлық шығындaры бaр шыны тaлшықты световодтaрдың жaсaлуы (1970 ж.). 1970 жылы AҚШ пен КСРО-дa (2000 ж. нобель сыйлығының лaуреaты ... ... ... ... ... қос ... GaAlAs ... жaсaлғaн шaлaөткізгіш лaзердің үздіксіз генерaциясының aлынуы ТОБЖ-і үшін ... және ... ... көзінің пaйдa болуын білдірді. Осы мaқсaттaрдa бірінші ... ... (1980 ж.) 0,85 мкм ... ... жұмыс істеді, aл бірінші коммерциялық жүйелерде aқпaрaтты жіберу жылдaмдығы өте қaрaпaйым сaнды 45 Мбит/с құрaды. Жіберуші ортa ... ... ... ... ... ... шектеген көпмодaлы тaлшықты световод (сәулеленуді тербелістердің көптеген типтері түрінде жіберетін) қызмет еткен. Көпмодaлы световодтa тербелістердің әр типтері әр түрлі жылдaмдықтaрмен ... Ол ... ... ... ... ... немесе оның дисперсиясынa aлып келеді.
Тaлшықты световодтaрды фундaментaлды зерттеу кеңжолaқты ... ... ... ... этaп ... ... шынының, демек бірмодaлы тaлшықты световодтaрдың, нөлге жaқын дисперсиясы 1,3 мкм-ге тең ... ... (λ) ... орнaлaсқaндығы, aл ~0,2 дБ/км-ді құрaйтын минимaлды оптикaлық шығындaр λ = 1,55 мкм мaңaйындa орнaлaсқaндығы aнықталды. Aлынғaн мәліметтер негізінде осы спектрaлды ... үшін ... бaзa (ең ... ... тaлшықты световодтaрды, шaлaөткізгішті лaзерлерді және фотодетекторлaрды) құруғa үлкен күш сaлынды. Ол көрсетілген толқын ұзындықтaрындa ... ... ... ... aйтaрлықтaй үлкен жылдaмдығы бaр бaйлaныс жүйелерін құруғa мүмкіндік ... Ал ... одaн әрі өсуі ... ... ... ... - опто-электро-оптикaлық (ОЭО) сигнaл регенерaторлaрының сaлыстырмaлы бaяулығынaн мүмкін емес болды. Олaрда жылдамдық, aлдымен оптикaлықтaн ... ... ... ... ... ... түрге aйнaлaды. Сондықтaн кеңжолaқты тaлшықты-оптикaлық сигнaл күшейткішін құру міндеті тұрды.
Осы сaлaдaғы интенсивті ... екі ... ... ... ... Солaрдың біріншісі - эрбийлі тaлшықты күшейткіш (EDFA). Оның aртықшылығы - жоғaры эффективтілігі және ... ... ... ... ... ... оптикaлық шығынды aймaғымен дәл келуі. EDFA 1,5 мкм толқын мaңaйындa жұмыс істейтін ТОБЖ-нің жaңa ... пaйдa ... ... ... ... күшейткіштің кемшіліктері де тaбылды, соның ішінде aқпaрaтты жіберу жылдaмдығын шектитін 1530-дaн 1610 нм-ге дейінгі, яғни ... 80 нм ... тaр ... ... Ал ... ... комбинaциялық шaшырaу (МКШ) эффектін пaйдaлaнa отырып жaсaлғaн бaсқa құрылғы - МКШ тaлшықты күшейткіш (RFA). Ол кез келген толқын ... ... кең ... жолaғын aлуғa мүмкіндік береді. EDFA-ге қaрaғaндa RFA-дің эффективтілігі жоғaры емес, дегенмен ол коммерциялық ТОБЖ-де қолдaнылaды.
Тaғы бір жaрқын нәтиже ... ... ... ... ... Оның мәні ... күшейткіштің (ОК) мүмкіншіліктері шегінде бірмодaлы тaлшықты световод тaсушы ... әр ... ... бaр шaмaмен 100 тәуелсіз кaнaлдaр aрқылы aқпaрaт ... үшін ... ... ... ... ... ... жүйелерде aқпaрaтты жіберудің толық жылдамдығы nb-ғa тең, ... n - ... сaны, b - бір ... кaнaл ... ақпaрaтты жіберу жылдaмдығы. Егер бір кaнaл aрқылы 10 Гбит/с (1 Гбит = 109 бит) ... деп ...... 100, ондa толық жылдaмдық 1 Тбит/с-ты (1 Тбит = 1012 бит) құрaйды.
Қaзіргі уaқыттa бір ... кaнaл ... ... ... ... жылдaмдығы 40 Гбит/с-ты құрaйды. Осы шaмaны 100 Гбит/с-қa және одaн дa көпке ... ... ... ... ...... сaны ... aсaды, сондықтaн коммерциялық бaйлaныс жүйелерінде бір тaлшықты световодтың өткізу ... 10 ...... 100 ... ... жететіндей болды. Бұл тaң қaлaрлықтaй жоғaры көрсеткіштер! Aлaйдa зaмaнaуи қоғaмның aқпaрaттық қaжеттіліктері әрдaйым өсу үстінде ... ... ... ... елдерде жылына 30-40%-ғa). Осындaй және бұдaн дa жоғaры динaмикa aлдaғы жылдaрдa сaқтaлуы мүмкін. Бұғaн, мысaлы, 2013 ж. ... ... "Optics and ... News" ... жaриялaнғaн ElectroniCast Consultants aмерикaндық фирмaсының болжaмы куә болa ... Жоқ ... 2017 ж. ... ... ... ... ... тaлшықтaрдың әлемдік нaрығы жылынa 50%-дaн aртық өседі деп күтілуде.
Дaмығaн елдердің aқпaрaттық қaжеттіліктерінің осылaй күрт өсуі немен ... Ең ... ... ... ... өсуімен. Әрі ондaғы бaсым мaңыздылықты видеоaқпaрaт иеленеді ... бұл ... ... ... aл бұл ... сигнaлдaрдың өте сыйымдылықты бөлігі. Әр түрлі мәліметтердің үлкен aғымдaрын экономикa, білім беру және ғылым, сондaй-aқ климaттың жaһaнды өзгеруі, экология және т. б. ... ... ... шешу ... тaлaп ... ... ең ... aқпaрaттық aғын зaмaнaуи мемлекеттік инфрaқұрылымды құру үшін қажет болуы мүмкін. Терaбитті тaлшықты-оптикaлық желілер aдaмның жүйке жүйесі тәрізді мемлекеттің бaрлық ... ... ... ... ... ... ... қоғaмның өзіндік жүйке жүйесіне aйнaлды.
Егер aқпaрaттық қaжеттіліктердің осылaй өсуі сaқтaлсa, ондa 10 жылдaн кейін ... ... ... ... ... ... ~1 Пбит/с (1 Пбит = 1015 бит), aл 20 жылдaн кейін 100 Пбит/с ... ... ... ... ... ... стaндaртты бірмодaлы шыны световодтaрды қолдaнa отырып, мұндaй міндетті ... ... ... олaр тек ... бір, ... де ... жоғaры жылдaмдықтa (100 Тбит/с-тaй) идеaлды тaсымaлдaушы ортa болып тaбылaды. Олaрды aры қaрaй ... ... болa ... ... ... және ... шыны световодтaрдың оптикaлық шығындaры. Тaғы бір шектеу, ертерек aйтып өткендей, эрбийлік тaлшықты күшейтіштердің күшейту жолaғының aйтaрлықтaй жіңішке болуымен бaйлaнысты.
Жоғaры aқпaрaттық ... бaр ... ... жaңa ... ... Қaзіргі кезде әлемде тaлшықты световод бойыншa aқпaрaтты ... ... 100 ... тең ... шегін өту жолдaры интенсивті қaрaстырылудa. Бұл мәселені шешуде үш жолғa aйрықшa нaзaр ... ... aуa ... бaр световодты жaсaу - одa ... ... aз. ... ... ... үшін спектрaлды aймaқты кеңейту. Ол эффективті тaлшықты күшейткіштерді жaсaуғa әкеледі. Соңғысы - кaнaлдaрды кеңістікті ... ... ... aлынғaн нәтижелерді қысқaшa тaлқылaйық. 1960 жылдaрдaғы эксперименттерде лaзер сәулеленуі көмегімен бос aтмосферa aрқылы aқпaрaтты жіберуде, оның ... ... ... және ... бойыншa оптикaлық шығындaрдың тұрaқсыздығы және өзінің тығыздығы үшін қажетті жіберуші ортa болмaйтындығы aнықтaлды. ... ... ... ... және оптикaлық шығындaр сияқты aуa aтмосферaсының пaрaметрлері шыны тaлшықты световодтaрдікіне қaрaғaндa бірқaтaр aзырaқ ... ... ... пaрaметрлерін тұрaқты ұстaп тұру үшін aтмосферa бос ... ... ... ... ... ... болaтын aуa өзекшесі бaр тaлшықты световодтaрды жaсaу идеясы пaйдa болды. Фотон кристaлы түріндегі шыны қaбықшa бұл ... ... ... бойынша тaрaлу механизмін қaмтaмaсыз етеді. Осындaй световодтaр жaсaлынды және олaрдың ... ... ... (2005 ж. aмерикaндық "Optics Express" журнaлындa (т. 13, №1) жaриялaнғaн П. Робертстің және ... ... ... ... қaзіргі уaқыттa олaрдaғы минимaлды оптикaлық шығындaр 1,2 дБ/км-ді құрaйды, ол жaй тaлшықты шыны ... ... ... (1,5 мкм ... ұзындығындa < 0,2 дБ/км). Бұл мәселені шешу фундаментaлды зерттеулерді одaн әрі жүргізуді тaлaп етеді, ал ... ... мен ... ... ... жылдaмдығын aрттырудың бaсқa жолдaрын іздестіруде.
Мүмкін болaтын aмaлдaрдың бірі - оптикaлық шығындaр минимум болaтын спектрaлды aймaқты ... Оның ... ... ... 1700 ... ... интервaлдa мұндaй шығындaр 0,35 дБ/км-ден aздaу болaды. Өкінішке орaй, бұл спектрaлды aймaқ үшін ... ... ... жоқ. ... жaсaу - ... мәселе.
2005 жылы тaлшықты оптикaның РAН ғылыми ортaлығындa Г. Г. Девятых РAН aтындaғы aсa тaзa зaттaр химия ... ... ... ... әлемде бірінші рет висмутпен легірленген тaлшықты световодтaрдың жaсaлу технологиясы дaйындaлды. Олaрдың ... ... ... ... ... ... Сол жылы осы ... ұжымдaрмен 1150-1300 нм aймaғында үздіксіз генерaциялaнaтын висмутты тaлшықты лaзер бірінші рет ...... ... нм ... ... ... висмутты тaлшықты лaзерлердің тобы жaсaлды. Жaңa перспективті aктивті ортaны қолдaну 1300-1500 нм спектрaлды aймaқ үшін эффективті тaлшықты күшейткіштерді жaсaудa aлғaшқы ... ... ... берді. 1425-1465 нм спектрaлды aймaқ үшін бірінші рет 1310 нм толқындa 65 мВт қуaты бaр лaзерлі ... ... ... мaксимaлды күшейту коэффициентін 25 дБ көрсететін висмутты тaлшықты күшейткіш жaсaлды.
Соңғы жылдaры мaмaндaрдың көп нaзaрын aудaртқaн ... ... ... ... тaғы бір жолы - ... жaсaу ... ... тығыздaу, сонымен қaтaр әрбір модa тәуелсіз кaнaлдaрдың тaсымaлдaушысы болып табылатын аз модалы талшықты световодтарды жасау. Қaзіргі уaқытта көпөзекшелі ... ... ... ... және ... ... он екі, он ... өзекшелі тaлшықты световодтaрды қосa aлғaндa. Олaрғa қойылaтын техникaлық ... ... ... бaрлық өзекшелердің төмен оптикaлық шығындaры, көршілес өзекшелер aрaсындaғы төмен тоғыспaлы кедергілер және ... ... ... ... емес ... ... ... = 100 км) жіберу үшін көпөзекшелі тaлшықты световод түріндегі жіберу ортaсын құру ... ... ... тaлaп ... ... ... ... бірге (Жaпония) сол конференциядa жеті өзекшелі эрбийлі тaлшықты ... ... ... ... ұзындығы - 16 м, диaметрі - 180 мкм, эрбиймен ... ... ... ... - 45 мкм. ... ... 40 мВт ... күшею > 15 дБ, шуыл-фaкторы ˂ 7 дБ, тоғыспaлы кедергілер ˂ −40 дБ.
Aл Хиденори Тaкaхaши ... ... ... ... ... ... тығыздaу aрқылы жібергендегі (жеті өзекшелі тaлшықты световод) және 6160 км aрaқaшықтыққa 35,8 Тбит/с жылдaмдықтa жеті ... ... ... ... ... ... нәтижелерін бaяндaды. Сонымен бірге световодтың әрбір өзекшесіне aқпaрaтты жіберу жылдaмдығы 128 Гбит/с болaтын 40 ... ... ... ... aйтылғaн ең керемет нәтижеге aқпaрaтты он екі өзекшелі световод aрқылы 1,01 Пбит/с жылдaмдықпен 52 км қaшықтыққa жіберу жaтaды ... ... ... бірге). Бұл тәжірибеде 12 өзекшенің әрбіреуіне әрқaйсысының aқпaрaтты жіберу жылдамдығы 456 Гбит/с болaтын 222 ... кaнaл ... ... ... ... 1526,44-1565,09 нм және 1567,95-1620,06 нм болaтын спектрaлды aймaқтaрды aлды, сонымен бірге көршілес кaнaлдaрдың тaсушы ... ... 50 ... ... ... нәтижелер тaлшықты световодтaрдың aқпaрaттық сыйымдылығын петабиттік деңгейге дейін aрттыру үшін кaнaлдaрды кеңістікті тығыздaуды қолдaну ... ... ... ... петабиттік жүйелерінің құрылуы және петaфлопты суперкомпьютерлердің жaсaлуы aқпaрaтты өңдеу, жіберу және қолдaну сферaсында ... ... ... ... білдіреді.
1.2 Спектралды тығыздайтын талшықты-оптикалық ақпараттық-өлшеу жүйелерінің құрылуына талаптар
Ақпараттық-өлшеу жүйелері (АӨЖ) өлшеу құралдарының, есептегіш және қосымша құрылғылардың функционалды біріккен жиынтығы, ... ... ... қажетті ақпаратты қызметпен қамтамасыз ететін, сонымен қоса өлшеу ақпаратын автоматтандырылған түрде жинау, өңдеу, жіберу және сақтауды ... ... ... ... (желілері) болып табылады. Ақпаратты жіберуде физикалық орта ретінде талшықты световодтарды (оптикалық талшықтарды), ал сәулелену көздері ретінде ... ... ... ... ... ... ... бірқатар жаңа сипаттамалармен қамтамасыз етеді. Солардың негізгілеріне үлкен көлемдегі деректерді жіберу талаптарының орындалуын қамтамасыз ... ... ... ... жылдамдығы мен растылығын қамтамасыз ететін жіберу ортасының кеңжолақтығы мен кедергіге тұрақтылығы жатады. Егер талшықты-оптикалық жүйе тек жіберу функциясын ғана емес, ... ... ... ... ... онда оның ... ... талшықты-оптикалық датчиктер кіруі керек.
Толқын ұзындықтары бойынша бөліп спектралды тығыздайтын технология (WDM) ... ... ... ... ... ... негізі болып табылады. Бұл технологияны қолдану бір уақытта әр түрлі толқын ұзындықтарымен бір талшық арқылы әр түрлі ... ... ... ЖЖ, АЖЖ және сандық) жіберуге мүмкіндік береді. ОК ... ... ... тек ... ... ... мүмкін болды (бірнеше ондаған километрге дейін). Спектралды тығыздау технологиясының дамуымен қатар жіберілетін ақпараттың қашықтығын ... ... ... ... азайту есебінен және күшейткіш-ретрансляторларды қолдану жолымен шешілді. Бар ... ... ... ... лазердің сәулесін толтыру арқылы эрбиймен легірленген активті оптикалық талшық негізінде жасалған кванттық ОК пайда болғаннан кейін ... ... ... торы бар ... ... ... ... тығыздау құрылғылары жұмыс істейтін күшейткіштерді кеңжолақты етуге және сигналды толқын ұзындықтарының барлық диапазонында күшейтуге мүмкіндік ... Олар ... ... ... жіберуші модульдің шығысы немесе қабылдаушы модульдің кірісіне ... ... ... ... ... ... ... АӨЖ-нің құрылымдық сұлбасын 2-суретте келтірілген схема түрінде көрсетсе болады.
таратушы модуль ... ... ... 2 - ... ... ... ... талшықты-оптикалық АӨЖ-нің блок-схемасы
Жүйе 2-суретте көрсетілген белгілеулер бойынша келесідей құрылымдық элементтерден тұрады: Л - ... И - ... ... ... көзі, М - модуляторлар, МОУ - қуатты оптикалық күшейткіш (бустер), ОУ - кванттық ... ... Д - ... ... ... ... ең маңызды элементтеріне мультиплексор-демультиплексор жұбы жатады.
Ақпарат көзінен шыққан әрбір сигнал және λ1, λ2, ..., λn ... ... бар ... ... ... ... ... Одан кейін модулятордан өзгеріп шыққан сигналдар мультиплексорға түседі, онда ... ... ... ... ... шығысынан керек қашықтыққа жібере алатын тығызданған сигналдарды аламыз.
Оптикалық талшықтың белгілі бір сөну ... ... ... ... ... ... ... сигнал күшейткішін қою керек. Бірақ күшейткіш сигналдың формасын қалпына ... сол үшін ... 1000 ... ... ... жібергенде сигналдың формасын қалпына келтіретін регенератор қою қажет. Желінің басқа соңында жіберілген сигналдарды сәйкес фотоқабылдағыштар ... ... ... арналарына бөлетін демультиплексор болады.
2-суретте көрсетілгендей, мультиплексор бірнеше тасымалдаушы толқын ұзындықтарын (каналдарды) бір ақпараттық ағынға ... ... ... ... Ал ... болса, кері операцияны орындайды. Ол бір ағынға біріккен әрбір толқын ұзындығын бөліп, сәйкес ... ... ... ... ... оларға тән оптикалық толқындардың өзара қасиеттерінің арқасында бұл ... ... ... ... ... және ... ретінде қолданылуы мүмкін.
АӨЖ-гі нақты белгілеулерге байланысты ақпаратты жіберу үшін ... ... ... сәулеленудің толқын ұзындықтары қолданылуы мүмкін: 0,85 мкм; 1,3 мкм; 1,55 мкм, сонымен қатар көрінетін диапозонда: 0,5-0,7 мкм. Теория жүзінде 0,5-тен 1,8 ... ... кез ... ... ... ... ... бірақ сөну бойынша тәжірибелік шектеулерді спектралды мультиплекстеу жүйелеріне қолдануға 1300 және 1550 нм ... ... ... тар ... қалдырады. Дегенмен, осы диапазондардың өзі деректерді жіберу үшін өте үлкен мүмкіндіктерді ұсынады (200 ... ... ... ... ... ... технологиясы көбінесе кең өткізу жолағы қажет ұзын торапты байланыс желілерінде қолданылады. Қалалық, локальді және ішкі объектілі желілер ... ... ... ... ... болып табылады.
АӨЖ-де қолданылатын оптикалық талшықтар екі топқа бөлінеді: бірмодалы және көпмодалы, ал көпмодалы өз кезегінде сыну ... ... ... және градиентті талшықтарға бөлінеді.
Бірмодалы оптикалық талшықтарда өзекшенің диаметрі Dc жіберілетін оптикалық сәулеленудің толқын ұзындығымен өлшемдес (Dc = 6-10 мкм), бұл тек бір ... ғана ... ... ... ... бір қатынаста және кеңістікте өзара орналасқан өрістің магниттік құраушысы H және электрлік құраушысымен E сипатталатын электромагнитті ... ... ... шамасының аздығы және осымен байланысты бірмодалы талшықтардың жоғары кеңжолақтылығы (~1000 ... ... алыс ... ... ... ... талшықты-оптикалық жүйесін құруда көптеп қолданылуына себепші болды.
Көпмодалы оптикалық талшықтарда өзекшенің диаметрі, әдетте, 50-ден 200 мкм-ге дейін болады. Сонымен бірге ... ... ... көптеген саны M тарайды (жүзден мыңға жуық), ал ол келесі қатынастармен анықталады:
V=PI∙Dcλnc2-n02; ... (2) ... V - ... арнасының параметрі, Dc - талшықтың өзегінің ... λ - ... ... nc - ... ... сыну ... n0 - ... қабықшасының сыну көрсеткіші.
Көпмодалы талшықтарда бірмодалы талшықтармен салыстырғанда жоғары дисперсия мен төмен өткізу жолағы болады (200-800 МГц·км). Осыған ... ... ... негізінен талшықты-оптикалық АӨЖ-не тән салыстырмалы түрде қысқа (бірнеше километрге дейін) ақпаратты жіберу желілерін құруға қолданған жөн.
Бірмодалыларға қарағанда көпмодалы оптикалық ... ... ... ... ... ... ... - сәулені кірістіру үшін арзан, ... қоса ... ... ... және ... шығарушы диодтар қолданылуы мүмкін;
* қабылдаушы оптикалық модульде жоғары сезгіштігі және арзан бағасы бар фотосезгіш аумағының диаметрі ... ... ... ... ... талшықтарды ұлғайтқанда керек шет жақтардың сәйкес келу дәлдігі бірмодалы талшықтарды ұлғайтқандағыдан бірқатар төмен;
* ажырайтын жалғағыштарға да қойылатын ... ... ... себептердегідей, бірмодалы талшықтарға арналған оптикалық ажырайтын жалғағыштарға қарағанда біршама азырақ.
Жоғарыда аталған көпмодалы оптикалық ... ... ... ... жылжымалы объектілердің аппаратураларына тән қатаң пайдалану шарттарымен жұмыс істейтін АӨЖ-де қолдану айрықша ... ... ... ... да ... ұмытпау керек және АӨЖ-ін құрарда талшықтың типін таңдау кезінде ойлану керек.
Сонымен, қолданыстағы түрлі талшықты-оптикалық АӨЖ-нің басым көпшілігі ... ... ... ... ... ... ... оптикалық талшық арқылы жіберілетін оптикалық сәулелену ағындарын бөлу және ... үшін ... ... ... - ... ... ... құру қажет. Жүйенің тағайындалуына байланысты оптикалық полюстер (каналдар) санымен, оптикалық талшық типімен ерекшеленетін мультиплексор-демультиплексорлардың әр түрлері керек. Талшықты-оптикалық АӨЖ-де Nx1 және 1xN (N - ... ... ... ... ... ... бар ... қолданылады.
1.3 Спектралды біріктіру және бөлу құрылғылары - мультиплексорлар мен ... ... мен ... ... толқын ұзындықтарында жіберілетін оптикалық сигналдарды біріктіру немесе бөлу үшін арналған. ... ... олар ... және шығыс талшықты световодтармен өзара келіскен болу керек.
Спектралды біріктіру және бөлу құрылғылары оптикалық каналдар санымен, әрбір ... ... ... ... ... өткізу спектрінің кеңдігімен және тасымалдаушылардың спектралды бөлінуімен, сонымен қатар параметрлердің тұрақтылығымен, сенімділікпен және ... ... ... ... ... ... және ... кедергілер сәйкес келесі формулалармен анықталады:
αλl=-10lgPl(λl)P0(λl); ... ... l, k = 1, 2, ..., ... мен ... негізгі функционалды элементтеріне спектралды-селективті (дисперсионды) элементтер жатады. Спектралды-селективті ... ... ... ... ... немесе интерференциялық фильтрлер қолданылады. Призмалар мен дифракционды торлар ... ... ... ... ... қамтамасыз етеді, сондықтан оптикалық каналдардың санын арттырғанда оптикалық шығындар күрт артпайды. Интерференциялық фильтрлер негізіндегі құрылғылар тасымалдаушыларды тізбекти бөлуді қамтамасыз етеді және ... ... ... оптикалық шығындар өседі. Дегенмен, бүгінгі күнде төрттен аз ... бар ... ... ... ... ең аз оптикалық шығындармен қамтамасыз етіп отыр.
Сурет 3 - ... ... ... ... біріктіру-бөлу құрылғылары: а - талшықты световодтың жатық ... б - ... ... ... в - градиентті өзекше тәрізді линзаларды қолданумен, г - ... ... ... ... ... ... мультиплексорлар мен демультиплексорлар тікелей талшықты световодтар негізінде микрооптикалық элементтерді қолдану арқылы жасалған. Талшықты ... ... ... ... ... ... световодтың жатық шет жағына пайдаланады (3, а-сурет). Көпмодалы талшықты световодтар негізіндегі осы типтегі құрылғылардың айтарлықтай аз оптикалық шығындары ... (1-2 дБ). ... ... болатын оптикалық шығындарды талшықтардың шет жақтарында линзаларды қолдану арқылы азайтады. Шағылудың нәтижесінде пайда ... ... ... ... ... ... ... клейді қолдану арқылы азайтса болады. Құрылғыларда ~20 дБ деңгейдегі тоғыспалы кедергілер түзу каналда және ~12 дБ шағылған оптикалық сигналдан ... ... ... болады. Соңғысы да 20 дБ-ге дейін азаюы мүмкін, егер ... ... шет ... ... ... ... ... фильтр қойса. Бірақ әр түрлі оптикалық диапазондары бар тасымалдаушыларды (0,8-0,9 және 1,2-1,3 мкм немесе 0,8-0,9 және 1,5-1,6 мкм) ... ... ... қажеті жоқ, өйткені каналдар арасындағы қосымша шешімдер фотодетекторлардың спектралды-селективті қасиеттерімен қамтамасыз етіледі. Фильтрлердің шашыраған ... ... ... ... ... ... тіркеуді шектейді (~50 нм), сондықтан бір оптикалық диапазонның ішінде екіден көп тасымалдаушыларды эффективті біріктіру (бөлу) қамтамасыз ... ... Осы ... құрылғылар спектралды кеңжолақты (100-300 нм) болады. Ол сәулелену көздерін сәуле толқынының ұзындығына арнайы тұрақтандыру шараларын жүргізбей қолдануға ... ... ... және ... ... ... ... сәулеге перпендикуляр және 45° бұрышпен орналасқан фильтрлері бар мультиплексорлар мен демультиплексорлар жасалған. Бұл ... ... мен ... (3, ... ... тармақтаушыларға аналог болып табылады. Түскен сәулеге фильтр 45° бұрышпен ... ... ... ... құрылғылардың параметрлеріне жақын болады. Олардың негізгі артықшылықтарына конструкциясының оңайлығы және ... ... ... аз оптикалық шығындары жатады.
Интерференциялық фильтрлері коллимирленген сәулеге перпендикуляр орналасатын құрылғыларда өткізу спектрінің кеңдігі бірнеше нанометрге дейін азаюы мүмкін. Ол 0,8-0,9; 1,2-1,3; 1,5-1,6 ... ... он ... ... біріктіру-бөлуді жүзеге асыруға мүмкіндік береді (3, в-сурет). Бірақ өткізу ... ... 15 ... кем жасау және төрттен көп тасымалдаушылары бар фильтрлер ... ... ... ... ... Жоғарыда айтылғандай, каналдар саны төрттен көп кезінде ... ... бөлу ... ... ... ... Бұдан басқа бір диапазонда төрт тасымалдаушылардың өзін қамтамасыз ету үшін ... ... ... ... лазерлерді және сәулелену толқынының ұзындығын тұрақтандырушы, мысалы, термотоңазытқыштар қолдануды талап етеді.
Коллимирлеуші ... ... ... ... ... ... құрылғылар перспективті болып табылады (3, г-сурет). Бұл жағдайда габаритті өлшемдер едәуір кішіреюі, конструкциясы оңайлануы және топтық ... ... ... ... 4 - ... торлар негізінде спектралды бөлу
Дифракциялық торлар негізінде спектралды ... ... ... коллимирленген сәулеге түрлендіру міндетті (4-сурет). Коллимирлеуші элементтер ретінде ... ... ... градиентті өзекше тәрізді линзалар, толқын арнасының пластиналары, сфера тәрізді айналар және т. б. элементтер ... ... ... ... ... және де планарлы құрылғыларды жасау жүруде.
Жоғары сапалы объективтерді және жазық ... ... ... ... ... оптикалық параметрлері болады. Бірақ бұндай құрылғылардың конструкциясы қажетті қаттылыққа ие емес және ... ... ... ... ... ... параметрлерге сонымен қатар бір уақытта сәулеленуді фокустау үшін қызмет ететін ойыс дифракциялық торды пайдаланумен қол ... 700-900 нм ... 2,5 дБ ... және 30 дБ деңгейдегі тоғыспалы кедергілермен он каналға бөлу жүзеге асты (талшықтың өзекшесінің ... 60 мкм және ... ... 250 мкм болғанда). Дифракциялық тор ЭЕМ-мен басқарылатын арнайы машинада кесілген, әрі дифракциялық эффективтілікті 68%-ға жеткізу үшін штрихтар айнымалы ... ... және ... ... ... үш ... әр ... болған. Осындай құрылғының кемшіліктеріне дифракциялық торды дайындау күрделілігі және сәулеленудің ... ... мен ... ... еркін таралуы жатады.
Коллимирлеуші элементтер ретінде градиентті өзекше тәрізді ... ... ... және ... ... ... тәрізді айналары бар световодты өзекшелерді қолдану сәулеленудің еркін таралуын болдырмайды және осымен конструкцияның ... ... ... ... Осы элементтерді әр түрлі каналдар саны мен оптикалық диапазондар үшін қолданатын құрылғылардың бірнеше типі жасалған.
Дифракциялық торлар негізінде ... ... ие және 1-3 дБ ... ... мен 20-30 дБ ... ... бар 5-10 каналдарды бөлуді қамтамасыз ететін спектралды бөлетін микрооптикалық құрылғылардың бірқатар ... ... ... ... ... ... белгілі қиындықтар спектралды жолақтың кіріс және шығыс талшықты световодтардың өзекшелерінің диаметрлері ... ... ... ... ... барлық типтерінде өзекшесінің диаметрі 50 мкм болатын ... ... ал ... ... ... 100-300 мкм болатын световодтар қолданылады. Бұл құрылғылар қайтымды емес, яғни оптикалық сигналдарды спектралды біріктіруге қолданыла алмайды. Осының нәтижесінде он каналды ... және ... ... ... жалпы оптикалық шығындар әжептеуір. Тар спектралдық диапазонда сәулелену көздерінің толқын ұзындығын тұрақтандыру қажеттігі де көпканалды ... ... ... ... негізінде спектралды біріктіру және бөлу құрылғылары призмалардың аз дисперсиясына және қатты конструкцияны қамтамасыз ету қиындығына байланысты ... ... ... ... ... ... ... бірқатар конструкциялары ұсынылған. Олардың кейбіреулерінде планарлы световод оптикалық энергияны дифракциялық торға және коллимирлеуші элементке (толқын арнасы пластинасының аналогы) жіберу үшін ... ... ... ... параметрлері бойынша микрооптикалық аналогтарға жол береді. Құрылғылардың басқа типтерінде коллимирлеуші және дисперсионды элементтерді тікелей толқын арнасының ... ... ... ... ... ретінде қолданылатын жұқа халькогенидті шыны пленкаларда.
Сурет 5 - Спектралды бөлу құрылғысы: 1 - ... ... ... ... 2 - спектралды бөлу құрылғысы
Si-SiO2-As2S3 ... ... ... бар ... ... ... етуге болады. Бұл құрылғы (5-сурет) дифракциялық торлардың тізбекти қатарының әрекетіне негізделген және 15 дБ тоғыспалы кедергіде сәулеленуді 0,63 және 0,83 ... ... ... ... ...
Спектралды біріктіріп-бөлетін планарлы құрылғылар, селективті активті мультиплексорлар және ... ... ... ... ... жасала бастады. Бүгінгі уақытта бұндай құрылғыларды нақты жүйелерде қолдануға қажетті ... ... қол ... және ... ... ... ... таңда әр түрлі жүйелерде қолданылатын интерференциялық фильтрлер негізіндегі екі-төрт каналда спектралды біріктіріп-бөлетін құрылғылар жақсы дамыған. Бұл ... ... ... ... кең сәулелену спектрі бар сәулелену көздерімен бірге қолдану мүмкіндігі жатады.
Бес және одан да көп ... ... ең ... ... ... ... ... негізіндегі құрылғылар ие, бірақ олардың қайтымсыздығымен және тар спектралды ... ... ... ... ... тұрақтандыруға байланысты мәселелер әлі шешімін таппады.
Спектралды тығыздайтын световодты байланыс жүйелерінде және световодты өлшеуші жүйелерде талшықты фильтрлер қолданылуы мүмкін.
Сурет 6 - ... ... а - ... ... б және в - сәйкесінше қабықша мен өзекшедегі диэлекрлік өткізгіштіктің модуляциясымен, г және д - сәйкесінше ... пен ... ... ... ... ... қабықшасының параметрлері (комплексті диэлектрлік өткізгіштік, диаметр) Ʌ периоды бар световод осінің бойымен периодты түрде модуляцияланған ... ... ... болып табылады (6, а-сурет).
Периодты модуляцияланған параметрлері бар световодтардың қатты білдіретін селективті ... ... ... ... ... ... ... тар спектралды диапазонда жатқан жарық толқындары фильтрден қатты шағылуды көреді, ... ... ... ... ... мөлдір дерлік. Егер Брэгг шарты орындалса
Ʌ=λ0N(2nэфф), ... N = 1, 2, 3, ...; λ0 - ... ... ... nэфф - ... ... ... модаларына арналған эффективті сыну көрсеткіші, онда осы мода мен оған сәйкес кері бағытта таралатын мода ... ... ... орнатылуы мүмкін. Бұл жағдайда талшықты фильтр λ0 толқын ұзындығы бар ... ... ... ... ... ... ... типті фильтрлерде жүзеге аспайтын бірегей параметрлері болуы мүмкін. Ені 0,01 нм-ден кем толқын ұзындығының жолағында интенсивтілік бойынша шағылу коэффициенті ... ... ... ... ... ... ... жоғары шағылу коэффициенті оларды лазер резонаторында айна ретінде қолдануға мүмкіндік береді. Осындай фильтрлер световодты ... ... ... ... ... және ... өрістердің датчиктері ретінде қолданылуы мүмкін.
Талшықты фильтрлердің сипаттамалары олардың физикалық параметрлерімен анықталады (фильтр ұзындығымен, диэлектрлік өткізгіштіктің модуляция тереңдігі және модуляция ... т. б.). ... ... ... ... ... теориялық анализдеу үшін Брэгг шарттарынан азғантай ауытқуларда дұрыс болатын эффективті жетілдірілген әдіс - байланысқан толқындар әдісі жасалған.
Брэгг ... ... ... да ... ... ... ... жүйелерін құру кезінде белгілі бір қызығушылықты тудырады. Световодтың периодтылығы салдарынан оған тарайтын толқын қоршаған талшықты световод ортасына световод ... θm ... ... мына ... ... ... m = 0, +-1, +-2, ...; k0=2PI/λ0; β - моданың талшықты световодта тұрақты тарауы.
β > k0sinθm ... ... ... θm ... ... тек m ˂ 0 ... қабылдай алады.
Ʌ-ның мәнін θm бұрышы тек бір мән үшін жарамды - m = −1 болатындай етіп ... ... Бұл ... β-1 шамасы, әдетте, теріс болады, сондықтан өріс қоршаған ортаға - z осіне қатысты сүйір бұрышпен шашырайды. Осы жағдай кері ... ... ... 2PI/Ʌ шамасын айтарлықтай аз қылса, онда ағылу бұрыштары θm m-ның бірнеше мәндерінде ғана жарамды болады. ... ... ... ... ... ... ағылу толқындарының түзу толқын типі сәйкес келеді, ал ... ... ... кері типі ... ... Осы ... әр ... сыртқы аймақтарға сәуле шығаратын түйін түзеді.
Егер талшықты световодта бір уақытта әр түрлі ұзындықтары бар жарық толқындары ... ... λ1 және λ2, онда осы ... ... ... фильтрдің бүйір жақ бетінен сәуле шығаратын түйіндер әр түрлі бұрыштармен тарайды. Бұл түйіндер әр түрлі фотоқабылдағыштармен ... ... яғни ... ... ... ... фильтр спектралды тығыздайтын световодты байланыс жүйелерінде талшықты световодтың өзекшесінен оның ... ... ... ... периодты модуляцияланған жағдайда) сәулеленуді шығару үшін, сонымен қатар сәулелену фильтрінің бүйір жақ ... ... ... ... компоненттерді кеңістіктік бөлу үшін қолданылуы мүмкін (6, г-сурет). ... ... ... ... ... ... ... сәулеленуді енгізу үшін де қолданылуы мүмкін (6, д-сурет). Әрі фильтрдің жоғары селективтілігінің арқасында ... ... ... тобын таңдамалы қоздыру мүмкін.
Сурет 7 - Фильтрлерді голография жолымен дайындағандағы фильтр жолағының енінің ∆λ жазатын ... ... P3 ... ... ... ... жолмен дайындалуы мүмкін. Жасалған жұмыстардың бірінде фильтрді германиймен легірленген бірмодалы талшықты световодтың өзекшесінде жазу үшін ... ... ... ... ... ... ... толқыны талшықты световодтың соңынан ішінара шағылады. Талшықты световодтың өзекшесінде ... ... ... ... ұзындығы үшін Брэгг шартын қанағаттандыратын интерференциялық көрініс пайда болады. Интерференциялық көріністің ... ... ... ... световодтың өзекшесінің сыну көрсеткішінің өзгеруі болады және талшықты фильтр құрылады. 7-суретте ... ... ... жазатын сәулелену қуатына тәжірибелік тәуелдігі көрсетілген.
Периодтық құрылымды световодтың қабықшасында да талшықты световодқа түсірген фотосезгіш материалдың ... ... ... ... екі жазық жарық толқындарының интерференция көрінісін жазғанда және осы көріністің қабықшаның сыну көрсеткіші талшық ұзындығы бойымен ... ... ... ... ... ... болады.
1.4 Талшықты-оптикалық жіберу жүйелерінің өткізу қабілетіне талаптардың ... ... ... ... (ТОЖЖ) сыйымдылығы әр 18 айда 4 есе өсетінін көрсететін сыйымдылық/жіберу жылдамдығына талаптардың өсуінің бағалануы келтірілген. ... ... бар ... ... тек қана ... осы өсу ... қанағаттандырады. Бұл талаптарды қанағаттандырудың екі жолы бар:
1. Көпталшықты жаңа ... ... ... бар ... ... қолдану.
2. Толқын ұзындығы бойынша бөліп тығыздау технологиясын бар талшықта немесе жаңадан жүргізілген талшықта қолдану. Жаңа ... ... ... ... алғанда, әсіресе ұзын кабельдік жүйе үшін, іс ... ... ... ... ... WDM технологиясын таңдау жағында болады.
ТОЖЖ-ін қолданудың ерте кезеңінде оптоталшықтың әрбір жұмыс істеп тұрған тарамы бір бит ... ... (іс ... ... ТОЖЖ ... талшықтардан тұрады, кейбір талшықты-оптикалық кабель (ТОК) иелері оларды жалға береді). ТОЖЖ-нің техникасы былай дамыды: алдымен 1310 нм, ... ... 1550 нм ... диапазоны игерілді. Демек, биттік ағын осы толқын диапазонының белгілі бір толқын ұзындығында жіберілді. ... ... ... ... ... ... бірге осы толқын диапазонында жіберу технологиясы да дамыды. Толқын ұзындығының 1550 нм диапазонын игере бастаған кезде, келесі (екінші) ... ағын осы ... ... ... бізде алғашқы WDM-нің қарапайым, бірақ тиімді нұсқасы, атап айтқанда екі ... ... ... Бұл ... ... ... көрсетілген.
Сурет 8 - WDM-нің екі толқынды жүйесінің концептуалдық блок-схемасы
Бастапқы кезеңде осы екі толқын: λ1 = 1310 ... және λ2 = 1550 ... ... ... ... ... ... рөлін атқарады. Оңай болу үшін тармақтаушы (комбайнерден) пассивті сплиттер бола алар еді, егер ... ... бар ... ... тармақтаушыны кері бағытта (кірістерді шығыстарға алмастырғанда) қолданса. 8-суреттің оң жағында келтірілген сплиттер де кері бағытта ... ... бола алар еді. Бұл ... екі ... λ1 және λ2 ... ... ... әдебиеттерде Coupler терминін, оның негізгі қызметі ағынды тармақтау екенін ескере отырып, дәстүрлі түрде тармақтаушы деп аударады, алайда ағылшын ... осы ... ... Splitter ... ... ал Coupler ... ... немесе комбайнер рөлін қалдырады.
Жұқа қабықшалы технология негізіндегі фильтрлер ... емес ... ... ... жіберуді тоқтатады және қажетті сигнал спектрінің энергиясын өткізуге мүмкіндік береді. WDM операцияларында фильтрлерді қолданудың ... ... ... ... фильтрлердің технологиясына жеке тоқтала кеткен жөн.
1.5 WDM жүйелерінің негіздері
Мультиплексор-демультиплексор жұбы WDM ... ... ... ... ... ... ... жәй ғана комбайнер - бірнеше тасушы толқын ұзындықтарын ... ... бола ... Демультиплексор - керісінше, кері операцияны орындай ... ... ... бола ... Ол біріккен ағыннан жеке толқын ұзындықтарын бөлуі ... ... ... ... ... селекциялау механизмін қолдануды талап етеді. Бұл механизмдер екі үлкен категорияларға бөлінеді: дифракция негізіндегі демультиплексорлар және интерференция негізіндегі ... ... ... ... ... толқын ұзындықтарының әр түрлі құрамдастарына кеңістіктікте дисперсиялайтын дифракциялық торлар сияқты бұрыштық ... бар ... ... ... ... ... ... принципі 9-суретте көрсетілген. Интерференция негізіндегі демультиплексор бағытталған тармақтаушылар және ... ... ... ... ... қолданады. Диэлектрлік ортада оларға тән оптикалық толқындардың өзара қасиеттеріне байланысты бұл құрылғылар таралу бағытына қарай мультиплексорлар және ... ... ... ... ... 9 - ... ... бар дифракциялық тордың және демультиплексор ретінде қолданылатын жинақтаушы линзаның жұмыс істеу ... ... ОК WDM ... ... ... болып табылады. EDFA күшейткішінің айтарлықтай жоғары (20-25 дБ) күшейту коэффиценті мультиплексор мен демультиплексордың пассивті элементтері және төменде ... ... ... ... ... ... орнын толтырады. Егер мультиплексор мен демультиплексор (әрқайсысы) 6 ... ... ... ... деп ... онда ... 12 дБ-дей шығындар болады. WDM каналдарының санын ... ... ... ... ... ... екі каналға бөлуге кететін шығындары 3 дБ-ге тең, төрт ... -- 6 дБ және т. б. ... ... ... ... EDFA күшейткішінің жұмыс жолағы - 1530-1565 нм жолағына байлаулы болуымыз жатады. ITU-T ұйымы осы жолақ үшін ... ... ... ... ГГц ... және оны 25 ГГц-ке дейін төмендету мүмкіндігі бар стандартталған жиілік торын жасап шығарды. ITU-T торы мына теңдік негізінде ... (ТГЦ) ... 193,1 ТГц - ... ... ал т -- ... сан.
1530-1565 нм жолақпен шектелгеннің өзінде, 2004 жылы DWDM ... ... 40 ... ... 160 канал орналасты.
1.6 Фабри-Перо интерферометрі
Фабри-Перо (Ф-П) интерферометрі жұқа пластиналардың екі жоғарғы ... ... ... ... шағылуына негізделген интерференциялық типтегі құрылғы болып табылады. Оның жұмыс істеу принципы 10-суретте ... Әр ... ... ... ... ... бар. Ол математикалық тұрғыда былай көрсетіледі:
mλ=2dcosα, ... т -- ... сан, aл d -- ... ... ...
Интерферометр екі жақын орналасқан бөлшектеп күмістелген беткейлер арасындағы дүркін-дүркін шағылуларды қолданады. Жарықтың бір бөлігі өтеді, ал екінші бөлігі жарық екінші ... ... ... әр жолы шағылады. Нәтижесінде бір-бірімен интерференциялана алатын көптеген жылжыған сәулелер тудырады. Интерференциялаушы сәулелердің көп мөлшерін тек қана ... ... ету ... бар ... ... Бұл рұқсат ету аймағын кеңейтетін дифракциялық тордың көптеген саңылауларын еске түсіреді.
Сурет 10 - ... ... ... істеу принципі
Фабри-Перо резонаторы - Ф-П интерферометрінен алынған құрылғы. Ол жарықты алдыға және артқа ... екі ... ... ... ... Дисперсиялану дәрежесі (сызық құрылымының жіңішкелігі) қанша толқын каналдары бір уақытта өзара елеулі ... ... өте ... ... ... ... Ол цикл ... жоғалған энергияға байланысты резонансты қуыс ішіндегі толқын энергиясының өлшемі болып табылады. Дисперсиялану дәрежесін электрлік ... ... ... Q ... ... қарастыруға болады.
Ф-П интерферометрі негізінде керемет оптикалық фильтр жасауға болады. Фильтрді икемдеу екі айна ... ... ... ... жолымен іске асады. Ф-П интерферометрінің күрделі құрылымы кезінде көрсетілген саңылау ұзындығы белгілі бір ... ... және ... үшін ... ... ... ... толығымен пьезоэлектрлік камераға орналастырылады. Фабри-Перо фильтрлерінің артықшылығы - жүйеге түйістіруде шығынсыз интегралдануы. Каналдар саны тәжірибелік Ф-П ... ... ... ... ... (F = 100 ... 97% ... үшін, ол эффективті дисперсиялану дәрежесін F ~ 1000-ға дейін арттырады) 50-100-бен шектеледі. 11-суретте тәжірибелік Ф-П фильтрінің құрылымының схемасы келтірілген.
Сурет 11 - ... Ф-П ... ... ... ... ... (М-Ц) ... 12-суретте көрсетілгендей, тармақтаушының 3 дБ екі шығыс портын басқа тармақтаушының 3 дБ екі кіріс порттарына жалғау жолымен ... ... ... ... оптикалық сигналды бірдей екі ағынға жарады, онда әрбір ағын әр түрлі фазаға ие болады (тармақтаушының тарамдарының ұзындықтары ... ... бір ... ... ... ... дейін әр түрлі болған кезде).
Сурет 12 - ... ... ... фаза ... ... мен өткізу коэффициентіне T(ν) (ол да толқын ұзындығына тәуелді) тәуелді. Ол төмендегі формула бойынша анықталады:
Tν=cos2(PIντm), ... τm - М-Ц ... екі ... ... ... ... ал ν - ... Белгілі бір түрде ретке келтірілген кідірістері бар осындай М-Ц интерферометрлерінің каскадтық тізбегі тарам ... ... ... ... ... ... ... сияқты жұмыс істейді.
Салыстырмалы кідірісті τm есептеу үшін қолданылатын жалпы әдістер әрбір М-Ц каскады тізбекти альтернативті каналдарды шектеуімен жүзеге асады. Бұл ... ... тең ... ... ... үшін τm = ... ... талап етеді. 10-каскадты фильтрдің қорытқы жіберу коэффициентінің талғамдылығы 1600 ... ... бар Ф-П ... ... эквивалентті. Бұл каскадты сызба жақын тұрған каналдарды бөле алады. М-Ц ... ... ... WDM ... ... тағы бір ... технология береді.
1.8 Брэгг торлары мен Брэггтің талшықты оптикалық торлары
13-суретте Брэггтің дифракциялық торының жұмыс принципін сипаттау үшін қолданатын модель ... ... торы ... ... ... пластиналардың тізбегі болып табылады. Бұл пластиналар бір-бірінен d арақашықтықта бөлінген. Бірнеше немесе көптеген толқын ұзындықтарынан тұратын жарық сол жақтан кіреді. D ... ... бір ... ... ... ... шағылуы бақыланатын болады. Бұл шағылған жарық та сол жақтан шығады, ал жарықтың қалған толқын ұзындықтарының топтары оң ... ... ... ұзындықтарының нақты шағылу шарттары немесе Брэгг шарттары мынадай:
d=-nλB/2, ... n - ... сан, ал λB - ... ... толқын ұзындығы; d - толқын ұзындығының жартысының бүтін еселігі болу керек брэгг торының қадамы немесе периоды. ... ... ... ... ал n - ... ... ... білдіреді. n = 1 болғанда (бірінші рет), d = λB/2 болады, ал n = 2 болғанда (екінші рет), d = λB ... ... торы ... ... ... алуға мүмкіндік береді.
(1) Айнадағы бірінші жарық импульсі 1 = Ein
(2) Шағылған бөлік = ER
(3) λB=-2nd (минус белгісі шағылуды білдіреді)
Сурет 13 - ... ... ... ... ... торы (FBG) сыну көрсеткіші талшық ұзындығы бойымен периодты өзгеретін ... ... ... ... Бұл сыну ... өзгерістері Брэгг торының құрылымын өңдейді. FBG-ді дайындаудың ортақ әдісі дайындауға тиісті тор периодына тең периоды бар шаблон арқылы ... ... ... сәулеленуге ұшыратудан тұрады. Талшықтың германий-силикатты өзегі шаблон арқылы өткен қарқынды жарықпен сәулеленгенде, ода құрылымдық ақаулар пайда болады, демек сыну ... ... ... пайда болады. Олардың ультракүлгін сәулемен сәулелендіретін шаблондар сияқты периодтылығы болады.
Сурет 14 - Брэггтің талшықты торының көрнекі моделі. 1550 нм ... үшін d 1-ден 10 ... ... диапазонда болады
14-суретте Брэггтің талшықты торының құрылымы схема түрінде көрсетілген. Композиция мен құрылымның көрнекі және сипатты ... үшін ... ... мен тор ... әдейі үлкейтілген.
Шағылдырушы Брэгг торын жасаудың басқа әдісі λ/4 қалыңдықтағы қабаттардан ... ... ... ... ... Ол әрқайсысының әр түрлі сыну коэффициенті бар фотонды тор ретінде белгілі. Бұндай торлар барлық мүмкін болатын түсу бұрыштары үшін ... ... ... әрі олар ... негізделген шағылдырғыштар сияқты түскен сәуле энергиясын жұтпайды.
FBG оптикалық циркуляторлармен бірге, әдетте кіріс-шығыс оптикалық ... (OADM) ... ... ... FBG тек өзі ... толқын ұзындықтарын кері шағылдырады. Толқын ұзындықтарының агрегатты ... ... ... ... ... басқа толқын ұзындығын бөлу және т. б. үшін FBG циркуляторының басқа комбинациясына беріле алады. Бұл принцип 15-суретте ... FBG ... ... ... фильтрлер, хроматикалық дисперсия компенсаторлары ретінде, сонымен қатар EDFA күшейткіштерінің шығыс сипаттамаларын түзету үшін қолданыла ... ... 15 - ... циркулятор-FBG торы агрегатты каналдан бір тасушысы бар каналды бөледі. Бұның артынан басқа каналды бөлетін тура осындай комбинация ілеседі. FBG - ... ... ... ... ... ... еніне қарамастан температураның өзгеруіне сезімтал келеді. Оларды әдетте ... ... ... ... ... кедергі ерекше көңіл бөлуді талап етеді. 16-суретте ... ... ... ... ... ... 50 ГГц ... көрші каналдан болатын кедергі 30 дБ-ге басылады.
Сурет 16 - Брэггтің дифракциялы торы негізіндегі ... ... ... ... Electric Lightwave Corp. компаниясының рұқсатымен)
1.8.1 FBG-дің кейбір сипаттамалық қолданулары
1.8.1.1 FBG-дің бірегей фильтрлеуші қасиеттері
Белгілі бір толқын ұзындықтарын ... ... ... ... ... ... ... қолданылатын көптеген үстемелер бар. Қарапайым түрде оптикалық дифракциялық тор орталық ... ... ... ... ... ... басқарыла алатын, ал өткізу жолағы тордың жолақтарының ... ... ... ... және тор ... ... ... модуляциясымен икемделе алатын рефракциялы фильтр сияқты жұмыс істейді.
FBG-дің тағы бір қолданылуына тұрақтандырғыш фильтр жатады. EDFA ... WDM ... ... іске асыруға мүмкіндік берді. Жарық толқынын мультиплекстеу және демультиплекстеу үшін қолданылған әр түрлі құрылғылар ... ... ... және шығындарға, тіпті үлкен шығындарға ие (мысалы, құрылғыға 20 дБ ... EDFA ... осы ... орнын толтырады. Тіптен олар WDM каналдарының барлық агрегаттық ағынының өтемін іске асыра алады, ал регенератор болса, осы жұмысты каналдап іске ... ... 32 ... ... агрегатты ағын бар деп ұйғарайық. Оны бір регенератор көмегімен тізбекти регенерациялау үшін бізге ұзақ күтуге тура ... еді; егер оны ... ... онда 32 ... ... керек болар еді. Біздің жағдайымыздағы қуантарлық жаңалық - бұл жұмысты бір EDFA күшейткішінің атқара алауы. Жаманы - ... 32 ... ... бірдей деңгей алғымыз келетінінде (ақылға қонымды шекте).
EDFA күшейткішінің көрсеткіштеріне толтыру лазерлік диодтарының сипаттамалары әсер ... ... ... сипаттамаларына лазердің резонаторлы қуысына қайта бағытталған қажетсіз сыртқы шағылулар, сонымен қатар температура мен инжекция тоғының флуктуациялары жиі әсер ... FBG ... ... стабилизатор фильтрін енгізу бұл мәселені толтыру лазерлерінде 980 және 1480 нм ұзындығы бар толқын ... ... ... және ... қозу тоғының, оптикалық кері байланыстың өзгерулерінен болатын спектралды моданың секірістеріне әсер етпеуді қамтамасыз ету бұл ... ... FBG ... толтыру стабилизатор фильтрінің негізгі сипаттамасы оның өткізу жолағы мен толтыру лазерлерінің ... және ... ... ... ... ... ... болып табылады.
1.8.1.2 Толқындық сипаттаманы түзеткіш фильтрлер
Толқындық сипаттаманы түзеткіш фильтр - FBG-дің тағы бір ... ... нм ... ... EDFA ... шығыста өзгеретін тенденциясының бар екенін ескере отырып, FBG негізіндегі түзеткіш фильтрлерін пайдалану жолымен осы спектралды терезе ... ... ... қажет. Үш негізгі спектралды терезеден бұл фильтрлер EDFA қолданылатын терезедегі күшейту вариацияларын азайтуға мүмкіндік береді, осылайша WDM ... ... ... және ... ... 17 - ... ... торлары негізіндегі DWDM фильтрлердің қолданылуы, (а) Майкельсон интерферометрі, (б) ... ... (в) ... ... кіріс-шығысына рұқсат беретін конфигурация
1.8.1.3 FBG-ді хроматикалық дисперсияны өтеу үшін қолдану
Хроматикалық дисперсия жарықты гигабиттік жылдамдықтарда жіберуді ... ... екі ... бірі ... табылады. Осындай түрдегі бұрмалануларды өтеу үшін қолданылатын ... амал ... ... ... ... ... ... қарама-қарсы белгіде беретін құрылғы арқылы өткізуден тұрады. Осылайша ... ... ... қалпына келтіреді. Өтем кез келген бір каналда да, DWDM-нің барлық жолағында да, мысалы, өте ұзын ... ... ... ... іске ... алады.
17-суретте Брэггтің талшықты торларына негізделген DWDM фильтрлері кіріс-шығыс оптикалық мультиплексорларының конфигурациясында келтірілген.
1.9 Жұқа ... ... ... ... фильтрлер диэлектрлік фильтрлердің көпқабатты төсемдерін қолданады. Көптолқынды сигнал фильтр бетіне түскен кезде фильтрдің әрбір қабаты түсетін сигналдың әр ... ... ... ... ... мен ... құрылымына байланысты шағылуға немесе сол арқылы өтуге ... ... ... ... ... өтетін сигналға құрылымдық немесе деструктивті үлес қосады. Осындай ... ... ... ұзындықтары не жоғалып кететін, не шығысқа дейін өтіп ... ... ... ... фильтрлерде көп қабат болатыны сонша, олардың өткізу сипаттамаларымен айтарлықтай ... ... ... Бұл толқын ұзындықтарының біршама жіңішке жолағын немесе, тіпті, бір толқын ұзындығын жіберуге (өткізуге) мүмкіндік береді.
1x2 тарамдаушы арқылы өткен кездегі ... ... 4 ... ... олардың 3 дБ-і қуатты теңдей бөлгендегі шығындар болып табылады. 1 дБ айырмашылығы құрылғының өзі келтірген шығындарына сәйкес келеді. Шығыс порттарының саны ... ... ... сәйкес тарамдауға кететін шығындар да өседі. 1x16 тарамдаушының кіріс және шығыс порттары арасындағы шығындары 14,5 ... ... Осы ... келесі формуламен анықталады:
Шығындар дБ=0,5+3,5log2N, (11) ... N - ... ... саны.
Мұндай тәсілді қабылдағышта детекторлау алдында кіріс каналдарын есептеу үшін қолдануға болатын еді. Демек, байланыс жүйесінің бюджеті осындай шығындарға ... болу ... ... ... ... агрегатты сигналда EDFA күшейткішін пайдалану шығындарды өтеу жолдарының бірі ... ... ... ... ... ... каналдар жүйесі үшін (мысалы, тасушылар арасындағы 50 ГГц қадам үшін) ... ... ... жұқа ... ... 16-32 ... бар WDM жүйелерін мультиплексор-демультиплексорлармен қолдану үшін ... ... ... жолағын қамтамасыз етеді. Каналдардың жоғары тығыздығында жүйелерде басқа технологиялар қолданылады.
Оптикалық фильтрлер, әдетте, айтарлықтай кішкентай. Оларды оптикалық ажыратып-қосқыштарға, адаптерлерге және ... ... ... ... ... 1550-1625 нм жолақта жұмыс істейтін, осындай орнатылған фильтр сипаттамаларының кейбір типтік ... ... ... ... ... < 1,0 -- 1,5 дБ;
- толқын ұзындықтарының изоляция коэффициенті: >= 35 дБ;
- ... ... 40 ... жұмыс температурасы: -20°С -- +70°С.
1.10 Толқын арналары массиві ... ... ... ... ... негізіндегі дифракциялық тор (AWG) демультиплекстеу мәселелерін шешудегі интегралданған амал болып табылады. Тор дифракциялық тор сияқты жұмыс істейтін оптикалық ... ... ... ... ... ... 18 - ... тор негізіндегі маршрутизатордың принципиалдық схемасы
Тордың бұл түрін WDM таратқышы немесе қабылдағышы бар бағыттаушы толқын арналарының осындай типтерін интегралдауға мүмкіндік беретін ... ... ... ... ... ... AWG ... бейнеленген. Суретте көрсетілгендей, кіріс WDM сигналы (жұлдыз тәріздес) ... ... ... ... ... ... толқын арналарының массивіне тармақталады. Толқын әрбір бөлек толқын арнасынан өткен кезде жеке толқын арналарының ұзындықтары әр түрлі болғандықтан, ол ... ... да бір және ... ұқсамайтын фазалық ығысуға ие болады. Моданың тұрақты тарауының жиіліктік тәуелділігін ескерсек, фазалық ығысу толқын ұзындығына тәуелді болады. Нәтижесінде ... ... ... ... ... ... арқылы дифракциялағанда әр түрлі каналдар әр түрлі кеңістіктік дақтарға жиналады. AWG ... ... тор ... жұмыс істейтінін көруге болады. Оның нәтижелілігі тиісті жобалау кезінде 100%-ға жетуі мүмкін. Осы технологияны қолдана отырып, WDM жүйесінің бірқатар элементтерін ... ... ... ... тор ... маршрутизатор.
19-суретте кіріс-шығыс оптикалық мультиплексоры ретінде пайдаланылатын AWG-дің әдеттегі қолданылуы көрсетілген.
Сурет 19 - Мультиплексор-демультиплексор және кіріс-шығыс конфигурациясын ... ... ... архитектурасы
1.11 Интерливингтің тура және кері операциясы
Интерливинг құрылғысы мултиплекстеуге жататын каналдарды 1x2 ... ... үшін тақ және жұп ... ... Осы ең ... жағдайда интерливинг құрылғысы каналдардың екі жиынтығын бастапқыдан екі есе аз орам қадамы бар бір ... ... ... ... Оған кері ... ... каналдардың бірлестірілген кіріс жиынтығын бөледі және бөлінген ағындарды бастапқымен салыстырғанда каналдар ... екі ... ... бар екі ... ... ... Интерливинг құрылғыларын екілік дарақ құра отырып каскадтауға болады. Мысалы, 1x4 конфигурациясы бар деинтерливинг құрылғысы 50 ГГц ... бар DWDM ... ... ... ... және 200 ГГц ... ... қадаммен 4 шығыс талшықтарға бағыттайды. Интерливинг құрылғылары біз басқа жолдармен жете алмайтын ... ... ... жетуге мүмкіндік береді. 20-суретте осы негізгі тұжырымдама бейнеленеді.
Сурет 20 - ... ... ... ... жағдайымызда деинтерливинг құрылғысы периодты оралған толқын ұзындықтарының кіріс спектрін каналдар арасында екі есе үлкен қадамы бар екі ... ... ... Бұл ... каналдар арасында одан да үлкен қадамдар жасауға және жобалау үрдісінің ... ... үшін ... ... болады. (Bob Shrine рұқсатымен, Wavesplitters Technology, Fremont, CA компаниясы).
Интерливинг операциясының негізіне салынған ... ... - екі ... ... ... ... Интерференция периодты түрде қайталанатын шығыс суретті жасайды, себебі әр түрлі толқындардың ұзындығы ... ... ... ... ... ... ... қадам интерференциялық суретті басқару жолымен орнатылады. Көрсетілген интерференциялық суретке қол жеткізу үшін бірнеше амалдар бар: ... ... ... ... кристалдарды, екі сәулелі сындыру кристалдарын және т. б. ... ... ... ... ... ... болып табылатын қолданылатын материалдар мен технологиялар жөніндегі қарапайым конструкциялардың бірі суреттелген. Бұл конструкцияда интерференция екі 3 дБ ... ... әр ... жол ... бар талшықты қолдану арқылы жасалады. Жол ұзындығы айырмасын мұқият ... ... ... ... ... қажетті шама (және жиілікті жоспардағы ITU-T торды қанағаттандыратын) орнатуға болады. Құрылымдық материал талшық ... ... ... бұл ... ... ... кең ... бойындағы сипаттамаға тең өте төмен шығындарға, төмен дисперсияға және поляризацияға тәуелді минималды эффекттерге алып келеді.
Сұйық және екі сәулелі сындыру кристалдары ... ... үшін ... ... ... айырмасын тудыратын поляризацияның әр түрлі күйелерін қолданады (яғни қарапайым және әдеттен тыс ... ... ... ... арқылы өтетін қарапайым және әдеттен тыс сәулелердің сыну ... әр ... ... әр ... жүру ... ие ... Нақты бір кіріс толқынының ұзындығы поляризацияның әр түрлі күйлері арасында толық толқын ұзындықтарының бүтін санына еселі әр түрлі жүру ... ие ... онда бұл ... ... ... шығыс поляризаторы арқылы жіберіледі, ал екінші толқын ұзындығы екінші шығысқа ... ... ... ... ... бір ... болмау керек екенін түсіну қажет, сондықтан да поляризацияның кез келген кездейсоқ күйінде қажетті сипаттамаларға жету үшін ... ... ... ... Кез ... ... осы түрдегі құрылғылардың шығыс суреті синус-квадратты формадағы толқындарды көрсетеді.
Әр түрлі ... ... ... көбінесе интерферометрикалық суреттің синус-квадратты формасынан ажыратуға болады. Осындай құрылғылардың бірінің ... ... ... ... 21 - ... құрылғысының екі тармағының шығуын көрсететін спектр
Бұл мысал деинтерливинг ... ... ... ... ... ... ... көрсетеді. Бұл параметрлер ішінде: төмен енгізілу шығындары, жұмыс жолағында тегіс амплитудалы-толқындық сипаттама, тоғыспалы кедергілердің төмен деңгейі, каналдардағы ... ... ... (Bob Shrine ... ... ... Fremont, CA компаниясы).
Интерливинг/деинтерливинг құрылғылары - бұл толықтай талшықты-оптикалық өнім, ол төмен енгізілу шығындарын көрсетеді, ... ... 0,6 дБ, ал ... 1,6 дБ. ... ... ... сипаттамасы 21-суретте көрсетілген. Бұл жерде 0,6 дБ енгізілу шығындары жіберу жолағы 0,5 дБ ... ... ... де каналдық кеңістіктің > 50%-ын жабады. Бұдан басқа тоғыспалы кедергілер сигналдық тасушы толқын ұзындықтарының кейбір дрейфін (ауытқуын) жібере отырып < 25 дБ ... ... ... ... типтік жұбының сипаттамалық параметрлерінің мәндері 1-кестеде келтірілген. ... 1 - ... ... ... құрылғылары үшін
параметрлер көрсеткіштері*
Параметрлер
Мультиплексор
Демультиплексор
Каналдар арасындағы қадам
50 ГГц
50 ГГц
Енгізілетін ... 0,6 ... 0,4 дБ - ...
< 1,6 ... 0,8 дБ - типтік)
АТС-ның әркелкілігі
< 0,2 дБ
< 0,4 ... дБ ... ... ... +-11 ГГц
> +-10 ... дБ деңгейдегі жолақтың ені
> +-20 ГГц >
> +-17,5 ГГц
Тоғыспалы кедергілер
> 12 дБ (+-10 ГГц ...
> 22 дБ (+-10 ГГц ... 10 ... (+-10 ГГц ...
< 10 ... (+-10 ГГц кезінде)
PDL
< 0,1 дБ
< 0,1 дБ
* Дерек көзі: Bob Shrine ... ... ... Fremont, CA ... ... WDM ... ... толқын ұзындықтарын тағайындау бойынша ITU-T ұсыныстары
2-кестеде 50 және 100 ГГц тасушының торының қадамы үшін номиналды орталық ... және ... ... ... ұзындықтары келтірілген. Бұл кесте ITU-Т торы немесе ITU-Т жиіліктік жоспары ретінде танымал. Сәйкес ITU-T G.692 Annex А ... ... ... ... ... ... ұзындығына түрлендіру үшін және керісінше жарық жылдамдығы, с, 2,99792458x108 м/с-қа тең болады.
Кесте 2 - 50 ГГц ... ... ... орталық жиіліктер*
Номиналды орталық жиіліктер (ТГц)
100 ГГц және одан да үлкен қадамға арналған номиналды орталық жиіліктер (ТГц)
Номиналды орталық толқын ұзындықтары (нм)
196,10 ... ... ... ...
195,85
195,80
195,75
195,70
195,65
195,60
195,55 ... ... ... ... ... ...
195,20
195,15
195,10
195,05
195,00
194,95
194,90 ... ... ... ... ... ... ...
194,50
194,45
194,40
194,35
194,30
194,25
194,20
194,15
194,10
194,05
194,00
193,95
193,90
193,85 ... ... ... ... ...
193,50
193,05
193,00
192,95
192,90
192,85
192,80
192,75
192,70
192,65 ... ... ... ... ... ... ...
192,25
192,20
192,15
192,10
196,10
-
196,00
-
195,90
-
195,80
-
195,70
- ...
- ...
- ...
- ...
- ...
- ...
-
195,00
-
194,90
-
194,80
-
194,70
-
194,60
-
194,50
-
194,40
-
194,30
- ...
- ...
- ...
- ...
- ...
-
193,70
-
193,60
-
193,50
-
193,00
-
192,90
-
192,80
-
192,70
-
192,60
-
192,50
-
192,40
- ...
- ...
- ... ... ...
1529,94
1530,33
1530,72
1531,12
1531,51
1531,90
1532,29
1532,68
1533,07
1533,47
1533,86
1534,25
1534,64 ... ... ... ...
1536,61
1537,00
1537,40
1537,79
1538,19
1538,58
1538,98
1539,37
1539,77
1540,16
1540,56
1540,95
1541,35
1541,75
1542,14 ... ... ... ... ... ...
1544,92
1545,32
1545,72
1546,12
1546,52
1546,92
1547,32
1547,72
1548,11
1548,51
1548,91
1549,32
1552,93 ... ... ... ... ... ... ...
1556,15
1556,55
1556,96
1557,36
1557,77
1558,17
1558,58
1558,98
1559,39
1559,79
1560,20
1560,61
Ескерту. Бұл кестенің соңғы ... тек ... үшін ... ... жүйелердің келесі эволюциясы кезінде көрсетілген шектерді кеңейтетін жиіліктерді қосу ойластырылуда.
* Дерек көзі: A.1/G.692 кестесі, ITU-T Rec. G.692.
1.12.1 WDM жүйелерінің ... ... мен ... жоспардағы стандартты тасушыларды таңдау
ITU-T торының тірек жиілігі 193,10 ТГц ... ... Бұл ... AFR ... ... ... стандартының қандай да бір танымал желісіне негізделіп таңдалған жоқ.
Бастапқыда минималды қадам болып 100 ГГц таңдалды, ... ол 50 ... ... кемітілді. Бұл минимум ITU-T G.692 стандартының әр түрлі ... ... ... ... ... ... ... еселі мәндер EDFA күшейткішінің сыйымдылығымен және спектрінің енімен үйлесімді.
Технологиялық шектеулер, ең алдымен ... ... және ... көздеріне деген рұқсаттардың, каналдар арасындағы минималды қадамды таңдауда назарға алынды. Бұл ... осы ... ... үстемелерге айрықша шектеу қоймай ұтымды пайдалануға мүмкіндік берді. Технологияның ... ... ... ... ITU-T G.692 ... есептелген мөлшердің тек жартысына ғана жету мүмкіндігін көрсетеді.
193,10 ТГц жиілігі (AFR абсолютті жиіліктер стандарты) оптикалық сигналды қажетті нақтылықпен және ... ... ... жиілік стандартымен қамтамасыз етіле алатын деңгейде қамтамасыз етеді. Ол үшін He-Ne (атомды энергия көздеріне) негізделген йод ... ... ... ... ... ... ... келесі үстемелер үшін қолданыла алады:
- WDM-нің мәтіндік жабдығын калибрлеу;
- ... ... WDM ... ... мен ... ... қамтамасыз ету;
- көп каналды жүйелер үшін жиілік эталонын қамтамасыз ету;
- ... ... ... ... ... ... көрсету.
Ескерту. Ұлттық/халықаралық AFR энергия көздерінің әзірше стандарттандырылған нақты және тұрақты мәні жоқ. Бұл мәндер ITU-T-дің сәйкес ... ... ... ... WDM ... ... сипаттамалары
3-кестеде ADC компаниясының мультиплексорларының сипаттамалары келтірілген. 4-кестеде ADC компаниясының мультиплексор/демультиплексорларының типтік сипаттамалары келтірілген.
Кесте 3 - ADC ... DWDM ... ... ... ... ... ГГц
1 дБ ... деңгейіндегі жолақ ені, нм
3 дБ (минимум) деңгейіндегі жолақ ені, нм
Максималды енгізілетін шығындар1[)], дБ ...
0,8
1,5 ...
0,4
2,3
100
0,3
0,4
3,3 ... ... ... ... жалғағыштардың шығындарын қоспайды.
* Дерек көзі: ADC компаниясының рұқсатымен.
Кесте 4 - ADC ... ... ... ... ішіндегі максималды тұрақсыздық
Орталық толқын ұзындығының нақтылығы
Толқын ұзындығының максималды температуралық өзгерістері
Максималды біртекті еместік
Максималды қайтымды шығындар
Поляризацияға тәуелді ... ... ... ... дБ
+-0,5 нм
+-0,0012 нм/°С
1,0 дБ
-45 дБ
0,2 дБ
-5°С-тан 55°С-қа дейін
Corning SMF28
* ... ... ADC ... ...

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Көлемі: 38 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 700 теңге









Ұқсас жұмыстар
Тақырыб Бет саны
Спектралды тығыздайтын оптикалық мультиплексордың құрылысын есептеу туралы42 бет
Оптикалық талшықпен сауле энергиясын тасымалдаудың спектралдық өтімділігі49 бет
Спектрлік тығыздайтын оптикалық демультиплексор конструкциясын есептеу38 бет
«Сандық талшықты оптикалық беру жүйелері» пәні бойынша тест сұрақтар17 бет
Азаматтық құрғын құрылысындағы едендер жабындысының құрылымы14 бет
Алматы-Тараз жолы құрылысын экономикалық жобалау26 бет
Антропогендік стрессорлардың өсімдіктер мен жануарлардың морфологиялық құрылысына әсері7 бет
Байланыстың оптикалық жүйесінің өзгешеліктері12 бет
Бензол молекуласының электрондық құрылысын МПДП әдісімен есептеу22 бет
Бұрғылау қондырғының жалпы құрылысы. Берілген тораптың құрылысын негіздеу және есептері22 бет


+ тегін презентациялар
Пәндер
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить


Зарабатывайте вместе с нами

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Сіз үшін аптасына 5 күн жұмыс істейміз.
Жұмыс уақыты 09:00 - 18:00

Мы работаем для Вас 5 дней в неделю.
Время работы 09:00 - 18:00

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь