Исследование влияния эффекта вынужденного рассеяния Рамана

Негативное проявление эффекта вынужденного рассеяния Рамана SRS заключается в том, что сиг­налы в оптических каналах системы DWDM испытывают ухуд­шение отношения сигнал/шум, так как часть мощности сигналов перекачивает­ся в длинноволновые каналы.

Расчет потерь мощности сигнала в оптическом канале связи производится по следующей формуле:

, дБ,

где D_p – фактор истощения сигнала, определяемый по формуле:

.

где r₀ – коэффициент, равный отношению частоты основного сигнала к частоте, на которой проявляется усиление, для рамановского усиления может быть принят r₀=1,07;

G_A – коэффициент ненасыщенного усиления, рассчитывается по формуле:

,

где g_R – коэффициент рамановского усиления, для длин волн в области 1550 нм приблизительно равен 6·10^-14 м/Вт.

Приведенный метод расчета влияния SRS не учитывает количества каналов N в системе DWDM. Для определения влияния эффекта рамановского рассеяния в многоканальных системах необходимо рассматривать коэффициент рамановского усиления g(∆λ) в зависимости от интервала длины волны :

,

где - ширина полосы пропускания комбинационного (рамановского) рассеяния, =125 нм.

Часть мощности сигнала, поступившей из i-го канала во все каналы:

.

Соответственно, потери мощности сигнала для i-го канала составят:

, дБ.

Эффект SRS практически не вносит ухудшения в работу одноканальных систем связи, однако он может создать серьезные проблемы в системах DWDM с большим числом каналов. Для ослабления влияния SRS требуется уменьшение вводимой мощности сигнала. При этом, как результат, уменьшится длина усилительного участка. Уменьшение межканального интервала позволит снизить влияние SRS, но при этом возрастет влияние других нелинейных эффектов.

Исследование влияния эффекта вынужденного рассеяния Бриллюэна

Физическая причина проявления вынужденного рассеяния Бриллю­эна состоит в том, что происходит взаимодействие волны света, распространяющейся в прямом направлении и волны света, рассеянно­й в обратном направлении, а также тепловой упругой волны. В результате такого взаимодействия возникают периодические области волокна с переменным показателем преломления. Отражения оптического сигнала проявляются в виде обратно рассеянного света со сдвигом частоты в область длинных волн. Это приводит как к ослаблению мощности вводимого в ОВ сигнала, передаваемого в прямом направлении, так и к появлению отраженного излучения.

Коэффициент ненасыщенного усиления G_A бриллюэновского рассеивания рассчитывается по формуле:

,

где g₀ – коэффициент усиления так называемого слабого сигнала (сигнала, появившегося в результате воздействия эффекта SBS):

,

где g_B(B) – коэффициент SBS, зависящий от скорости передачи B:

,

g_в – коэффициент бриллюэновского усиления, g_в=5·10^-11 м/Вт.

Коэффициент ненасыщенного усиления G_A преобразуем к виду:

.

Таким образом, воздействие эффекта вынужденного рассеяния Бриллюэна не зависит от количества оптических каналов в системе DWDM, но зависит от скорости передачи данных в оптическом канале.

Для расчета потерь мощности оптического сигнала в результате воздействия эффекта SBS используем выражение:

, дБ,

где D_p – фактор истощения мощности сигнала:

.

Для бриллюэновского рассеяния значение коэффициента r₀=1 из-за малой величины смещения частоты спектра.

Формула расчета потерь мощности оптического сигнала в результате воздействия эффекта SBS примет вид:

, дБ.

В отличие от эффекта SRS бриллюэновское рассеивание не зависит от числа каналов в системе и от межканального интервала. Эффект SBS может наблюдаться и в одноканальных системах. В значительной степени на проявление эффекта SBS влияет скорость передачи и, соответственно, ширина полосы источника излучения. Причем, при увеличении скорости передачи потери мощности сигнала из-за эффекта SBS становятся меньше.