4 УМП МООЦСС Лаб практ 2010

Рисунок 2.14 – Интерфейс окна Подготовка отчета

При нажатии кнопки Да появляется окно с запросом о сохранении графиков в качестве результатов данного пункта (рис. 2.15).

Рисунок 2.15 – Диалоговое окно.

При выборе «Сгенерировать отчет» и нажатии Да происходит генерация отчета, содержащего все полученные в ходе выполнения работы данные в виде графиков и записанные выводы по каждому пункту.

Рисунок 2.16 – Интерфейс программы с открытым окном Параметры (справа)

51

2.7Окно Параметры

Интерфейс программы с открытым окном Параметры (справа) приведен на рисунке 2.16.

В данном окне приведены те же функциональные элементы задания параметров накачки и информационных сигналов. При изменении параметров в данном окне происходит параллельное изменение и в окне Все параметры, и наоборот.

2.8Окно Методическое пособие

В окне Методическое пособие (рис. 2.12) находится текст методического пособия. Между пунктами пособия можно переходить с помощью гипертекстовых ссылок, находящихся в верней части окна. В тексте приведена краткая информация по усилителям и методика выполнения работы.

Рисунок 2.17 – Интерфейс окна Методическое пособие.

2.9Окно Описание программы

Интерфейс окна Описание программы представлено на рисунке 2.18.

52

Рисунок 2.18 - Интерфейс окна Описание программы

Данное окно отображает содержимое данного документа, между пунктами которого можно переходить с помощью гипертекстовых ссылок, находящихся в верхней части окна.

Список литературы

1.Заславский К.Е. Волоконно-оптические системы передачи со спектральным уплотнением: Учебное пособие для вузов. - Новосибирск: СибГУТИ, 2005. – 136 c.

2.Довольнов Е.А., Кузнецов В.В., Миргород В.Г., Шарангович С.Н. Мультиплексорное и усилительное оборудование многоволновых оптических систем передачи: учеб. пособие. – Томск : Томск. гос. ун-т систем упр. и радиоэлектроники, 2007. – 153 с.

3.Фриман Р. Волоконно-оптические системы связи (4-е, дополненное изда-

ние)- М. : Эко-Тренд. 2007. -512 c..

4.Фокин В.Г. Оптические системы передачи и транспортные сети. Учебное пособие .- М.: Эко-Трендз, 2008. -288 с.

5.Скляров О К. Волоконно-оптические сети и системы связи. Учебное посо-

бие.- С-Пб : Лань, 2010. – 272 с.

6.РД 45.286-2002. Руководящий документ отрасли аппаратура волоконнооптической системы передачи со cпектральным разделением. Технические требования.

7.Довольнов Е.А., Шарангович С.Н. Компьютерная лабораторная работа «Компьютерное исследование многоволновых эрбиевых волоконнооптических усилителей - М.: ВНТИЦ, 2006. - № 50200501793 . (Свидетельство №5497 об отраслевой регистрации разработки «Компьютерная лабораторная работа «Компьютерное исследование многоволновых эрбиевых волоконно-оптических усилителей» в «Отраслевом фонде алгоритмов и программ» от 20.12.2005. Москва. )

8.С.Н. Шарангович, Е.А. Довольнов Компьютерное исследование многоволновых эрбиевых волоконно-оптических усилителей: Методические указания к лабораторным работам по дисциплине "Мультиплексорное оборудование оптических цифровых систем связи" для студентов специальности

210401// - Томск: ТУСУР, 2006. - 31 с.

Приложение A

Основные характеристики усилителей EDFA производителя

THORLABS (Япония)

53

Рисунок А.1 – Внешний вид усилителя производства THORLABS.

Таблица А.1 – Параметры усилителей трех диапазонов: S, C, L.

Название диапазона длин волн	S-BAND	C-BAND	L-BAND
Диапазон длин волн (нм)	1455-1485	1530-1565	1560-1600
Коэф. усиления (Pвх=-30дБм), (дБ)	>25	>40	>30
Коэф. Усиления (Pвх=0дБм), дБ	13	-	13
Коэффициент шума (дБм)	<7	<5	<5
Выходная мощность насыщения	-	>17	-
(дБм)
Стабильность коэф. усиления (дБ)	0.001	0,005	0.005
Выходное волокно	SMF28	SMF28	SMF28
Температура хранения	-10° C -	-10° C -	-10° C -
	+45° C	+45° C	+45° C
Рабочая температура	+10° C -	0° C - +40° C	-10° C -
	+40° C		+45° C
Цена ($)	28000	17000	19000

Основные характеристики усилителей различных диапазонов.

а)

54

б)

в)

Рисунок А.2 – Зависимость коэффициента усиления и коэффициента шума для усилителя диапазона S от длины волны (рис. а, б) и от входной мощности сигнала (рис. в).

Рисунок А.3 – Зависимость коэффициента усиления и коэффициента шума от длины волны для усилителя диапазона С.

Рисунок А.4 – Зависимость коэффициента усиления и коэффициента шума от

55

длины волны для предусилителя диапазона С.

а) б) Рисунок А.5 – Зависимость коэффициента усиления и коэффициента шума

(рис. а) и входного и выходного сигналов (рис. б ) от длины волны для усилителя диапазона L.

а) б)

Рисунок А.6 – Зависимость коэффициента усиления и коэффициента шума от входной мощности сигнала (рис. а) и от длины волны (рис. б) для усилителя диапазона L.

56

3. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2 КОМПЬЮТЕРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ДЕМУЛЬТИПЛЕКСОРОВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫХ ФИЛЬТРОВ И ФИЛЬТРОВ ФАБРИ-ПЕРО

Содержание

1.	Введение…………………………………………………………………….. 58
2.	Мультиплексоры на интерференционных фильтрах…………………… 58
	2.1	Принципы действия и структура мультиплексора			………..………	58
	2.2.	Математическая модель ……………………………..………..……		61
	2.3. Расчет основных оценочных характеристик ……………………….				64
3.	Мультиплексоры на фильтрах Фабри – Перо ..…………………………...				67
	3.1..Принципы действия и структура мультиплексора ………………..					67
	3.2. Математическая модель …………………………………………….			68
	3.3. Расчет основных оценочных характеристик ………………………				69
4.	Рекомендации по выполнению работы……………………………………					72
	4.1. Расчётное задание ………………………………………………...….		72
	4.2. Экспериментальное задание …………………………………..……			73
5.	Описание программного обеспечения……………………………………..					76
Список литературы…………………………………………………………….. 85
ПРИЛОЖЕНИЕ А Характеристики и структура оборудования промыш-
ленных мультиплексоров Alcatel 1696 Metro Span …..……………………..					86

57

Цель работы: изучение принципов действия и компьютерное исследование характеристик и параметров, оптических демультиплексоров на основе интерференционных фильтров и фильтров Фабри-Перро.

1. Введение

Одним из основных направлений современного научно-технического прогресса является развитие волоконно-оптических систем связи, обеспечивающих возможность доставки на значительные расстояния чрезвычайно большого объема информации с наивысшей скоростью. Уже сейчас имеются волоконно-оптические линии связи большой информационной емкости с длиной регенерационных участков до 200 км и более.

Возможность передача такого большого количества информации по ВОЛС связана с использованием технологии WDM/DWDM [1,2], где передача информации по волокну ведётся одновременно на разных длинах волн. Для этого необходимо ввести разные длины волн в волокно с помощью оптических мультиплексоров (MUX) на передаче, и вывести на приёме при помощи демультиплексора (DMUX).

На сегодняшний день существуют множество различных устройств, для мультиплексирования/демультиплексирования оптического потока, изготовляемых из различных материалов [1-5].

Оптический демультиплексор довольно сложное устройство, и на данный момент является актуальным разработка программного обеспечения, позволяющего не закупая дорогостоящее оборудование моделировать основные характеристики различных DMUX.

2. Мультиплексоры на интерференционных фильтрах

2.1. Принцип действия и структура мультиплексора

Принцип действия данного мультиплексора/демультиплексора основан на применении интерференционных (тонкопленочных) фильтров (thin films). Интерференционный фильтр состоит из нескольких чередующихся слоев прозрачного диэлектрического материала с различными показателями преломления, нанесенных на прозрачную подложку (рисунок. 2.1). Прозрачный диэлектрик имеет точный показатель преломления, который может изменяться от 1.42 до 2.0 (точность до 6 знаков после запятой), а разность показателей преломления обычно составляет порядка 10-3 – 10 -4. Толщина структуры LTF обычно составляет несколько десятков миллиметров.

Интерференционный фильтр, отражает заданный интервал длин волн и пропускает все остальные. Для определения этого интервала необходимо рассчитать следующие параметры фильтра: показатели преломления (n1, n2), толщину периодической структуры – L, период следования слоёв – TF и определить угол падения светового пучка на фильтр – θTF.

58

Рисунок 2.1 – Конструкция интерференционного фильтра, где		и		– слои с
показателями преломления n1 и n2, LTF – толщина структуры,		TF –		период

структуры, k, k’, k’’ – волновые вектора падающей, отражённой и прошедшей световых волн, θTF – угол падения волны.

Расчётные формулы для определения параметров фильтра приведены в литературе [1] а техника нанесения слоев хорошо известны в оптической промышленности, что позволяет создавать недорогие фильтры с различными спектральными свойствами.

Тонкопленочные фильтры имеют полосу пропускания достаточную для использования в системах WDM с 16-ю и 32-мя каналами.

На рисунок 2.2 приведена структурная схема оптического мультиплексора/демультиплексора, состоящая из набора тонкопленочных фильтров, каждый из которых добавляет/выделяет из общего сигнала один информационный. Фильтры расположены под наклоном θTF=45˚ к оптической оси, чтобы отраженный свет не попадал обратно в общий сигнал.

Рисунок 2.2 – Мультиплексор/демультиплексор на основе многоступенчатой системы тонкопленочных фильтров, где F1 , F2 , … , F n – набор фильтров, настроенных каждый на свою длину волны.

59

На рисунке 2.3 представлена структурная схема модуля мультиплексора/демультиплексора для выделения/ответвления одного канала из группового сигнала. Основу модуля составляют два одинаковых интерференционных фильтра находящихся в разных плечах интерферометра Маха-Цендера [2].

Рисунок 2.3 – Модуль мультиплексирования/демультиплексирования одного канала, на основе интерференционных фильтров и интерферометра МахаЦендера.

Рассмотрим принцип действия этого устройства на примере выделения второго канала с λ2. Групповой сигнал подается на вход 1, делится поровну и попадает на фильтры, для которых условие Брегга выполняется для оптической несущей второго канала. Далее сигнал второго канала отражается от фильтра, вновь попадает на направленный ответвитель, где когерентно складывается и поступает на вход 2. Этот модуль может так же добавлять сигнал с заданной несущей (в данном случае с λ2) в групповой сигнал, через порт 3. Структурная схема демультиплексора на основе этого модуля, представлена на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4 – Мультиплексор/демультиплексор на основе интерферометров Маха-Цендера.

К недостаткам демультиплексоров на основе этих модулей можно отнести условие точного равенства плеч у интерферометра Маха-Цендера.

60