Оптоволокно и технологии волнового мультипликсирования

Следующим этапом развития оптоволоконных технологий можно назвать технологию WDM (Wavelength Division Multiplexing) волновое мультиплексирование

Системы WDM основаны на способности оптического волокна одновременно передавать свет различных длин волн (цветов) без взаимной интерференции. Говоря проще, передача сигналов в оптоволокне осуществляется не по одной длине волны (частоте или цвету), а по нескольким. Соответственно возникла потребность не в узком окне прозрачности, а том самом "проёме" и весь он оказался востребованным

Существуют различные оптические методы для того, чтобы объединить несколько каналов в одном волокне, а затем выделить их в нужных точках сети. Технология WDM позволяющая передавать по одному волокну каналы с разницей длин волн между соседними каналами всего в доли нанометра (1 нм = 10-9 м), что уже называется плотным волновым мультиплексированием DWDM (Dense WDM).

Новая технология породила новые проблемы. Это следующие явления: нелинейное преломление, вынужденное рассеяние света и четырехволновое смешение.

Эта же тема на страницах книг:
Руководство по тестированию систем WDM:
Хроматическая дисперсия
Поляризационная модовая дисперсия
Влияние (PMD)
PMD второго порядка
Нелинейности
Вынужденное обратное рассеяние
Бриллюэна - Мандельштама

Фазовая автомодуляция.
Перекрестная фазовая модуляция

Четырехволновое смешение
Справочник по тестированию оптоволокна:
Нелинейные эффекты в оптоволокне

Нелинейное преломление вызвано зависимостью показателя преломления сердцевины волокна, а значит, и фазы выходного сигнала от интенсивности оптического сигнала. При увеличении мощности сигнала, ее колебания приводят к фазовой самомодуляции (ФСМ) и фазовой кросс-модуляции (ФКМ). В первом случае сигнал воздействует сам на себя, во втором - на сигнал в другом канале. Каждый из этих эффектов может создавать помехи, когда передача ведется с помощью фазовой манипуляции.

Вынужденное рассеяние света представляет собой рассеяние на элементарных возбуждениях среды, индуцированных рассеиваемой волной.

Самые важные виды рассматриваемого явления - вынужденное комбинационное рассеяние (ВКР), иногда называемое рамановским, и вынужденное рассеяние Мандельштама-Бриллюэна (ВРМБ). Комбинационное рассеяние связано с возбуждением новых колебательных и, в меньшей степени, вращательных энергетических уровней частиц среды, а ВРМБ - с появлением в среде гиперзвуковых волн.

Четырехволновое смешение заключается в том, что при наличии двух попутных волн с частотами f1 и f2 (f1 < f2) возникают еще две волны, с частотами

2f1 - f2 и 2f2 - f1, распространяющиеся в том же направлении и усиливающиеся за счет исходных. Аналогичные процессы происходят и в том случае, когда имеются три (или больше) падающие волны.

Данный вид нелинейности теснее других связан с параметрами системы: на него влияют не только длина волокна и площадь поперечного сечения его сердцевины, но и расстояние между соседними каналами и дисперсия. Изо всех рассмотренных явлений четырехволновое смешение имеет наибольшее значение для современных DWDM-систем.

До каких-то пределов четырехволновое смешение можно устранить, выбрав неодинаковые разности частот между соседними каналами.

Так же данный эффект подавляется дисперсией, так как она нарушает согласование фаз. По этой причине волокно со смещенной дисперсией (G.653 Одномодовое оптоволокно с нулевой смещенной дисперсией), созданное в целях устранения хроматической дисперсии в диапазоне 1550 нм, малопригодно для WDM с шагом 50 ГГц (0,4 нм) и меньше; вместо него используют специальные виды волокна (G.655 Одномодовое оптоволокно с ненулевой смещенной дисперсией NZDSF ).


Более подробно вопросы дисперсий и нелинейностей в оптоволокне раскрыты на страницах из книги
"Руководство по технологии и тестированию систем WDM":

Оптическое волокно.
3.3.1 Хроматическая дисперсия
3.3.2 Поляризационная модовая дисперсия
Влияние поляризационной модовой дисперсии (PMD)
3.3.3 Поляризационная модовая дисперсия второго порядка
3.3.4 Нелинейности
Вынужденное обратное рассеяние Бриллюэна - Мандельштама
Вынужденное комбинационное рассеяние (Рамана).
Фазовая автомодуляция. Перекрестная фазовая модуляция

Четырехволновое смешение

Дальше на Технология производства оптоволокна.
Изготовление преформ для оптоволокна