ВЛИЯНИЕ ФАЗОВОЙ КРОСС-МОДУЛЯЦИИ (ФКМ) НА ПЕРЕДАЧУ ОПТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ В ЛИНЕЙНЫХ ТРАКТАХ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ СО СПЕКТРАЛЬНЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ

В современном мире, у человека все чаще и чаще в обиходе фигурирует понятие “информация”. Это связано с тем, что на сегодняшний день происходит тенденция развития в области коммуникационных технологий. А в свою очередь и растут требования к скорости и объему передачи информации. Этот неуклонный рост требований обусловлен развитием телекоммуникационных услуг и происходит из-за быстро развивающегося использования информационных технологий различных широкополосных мультимедиа. Из-за этого появляется проблема эффективности использования полосы пропускания, которая решается благодаря использованию технологии WDM (мультиплексирование с разделением по длине волны). Одной из систем, работающих на платформе WDM, является система передачи DWDM. Принимая во внимание постоянно увеличивающийся объем передаваемых данных, потребность в скорости передачи данных увеличивается примерно в 1,5 раза в год вместе с растущим спросом на качество передачи [2-4].

В данной системе передачи особое влияние на качество оказывает такой нелинейный эффект, как фазовая кросс-модуляция (ФКМ). ФКМ влияет только на фазу сигнала и может вызвать расширение спектра, что приведет к увеличению дисперсии [5].

Нелинейный показатель преломления оптического импульса зависит не только от интенсивности этого луча, но и от интенсивности других распространяющихся импульсов. ФКМ преобразует колебания мощности на определенной длине волны в колебания фазы в других каналах распространения. ФКМ может привести к непропорциональному расширению спектра и искажению формы импульса. Если два или более оптических импульса распространяются одновременно, возникает ФКМ. Эффективный показатель преломления нелинейной среды  можно выразить через входную мощность  и эффективную мощность ввода луча в ОВ как

где  – внутренний линейный показатель преломления, а - нелинейный показатель преломления [1].

Нелинейные эффекты зависят от отношения светового потока к площади поперечного сечения ОВ.

где  – постоянная линейного распространения,  - постоянная нелинейного распространения [1].

Сдвиг фазы, вызванный нелинейной постоянной, происходит после прохождения расстояния L внутри ОВ, определяемого как:

Для оценки влияние ФКМ на линейный тракт ВОСП была создана в программе OptiSystem 4-канальная DWDM-система (Рис. 1)

Рисунок 1. Смоделированная схема передачи 4-канальной DWDM системы

Целью моделирования было подавление явления XPM за счет изменения дисперсии в ОВ и неравномерного распределения оптической мощности в соседних каналах. Оптическая сетка с ОВ, усилителем EDFA и компенсатором дисперсии была реализована в следующей конфигурации (рисунок 2): 4 источника оптического излучения с разной мощностью и частотой, DWDM мультиплексор, усилитель эрбиевый (EDFA) установлен на уровне 20 дБм, а ОВ за усилителем на 100 км с потерями 0,33 дБ/км, DWDM демультиплексор. В этой топологии не учитываются ни ФСМ, ни ПМД. Длина легированного эрбием ОВ усилителя EDFA составляет 14 м, и он был выбран в соответствии, что наилучшее усиление достигается именно этой длине ОВ. Отдельные приемные блоки предназначены для фильтрации только желаемого сигнала. Первое моделирование было выполнено с намерением изменить мощность передачи спектра с 193,025 ТГц до 193,175 ТГц с шагом 0,05 ТГц (неравномерная мощность передачи -10 дБм, -30 дБм, -10 дБм, -30 дБм).

Можно заметить, насколько отличается спектр группового сигнала, при его передаче по ОВ:

Рисунок 2. График спектра группового сигнала при первом исследовании

Рисунок 3. График спектра группового сигнала на входе в демультиплексор при первом исследовании

Вторая симуляция была применена к той же схеме, но были изменены мощность передачи всех четырех каналов (неоднородная мощность передачи -10 дБм, -20 дБм, -30 дБм и -40 дБм), а также значение дисперсии в линии на 4 пс/нм/км. На рисунке 4 можно увидеть, как изменение мощности излучения и дисперсии влияет на ФКМ. Уровень и количество дополнительных составляющих спектра несколько уменьшилось.

Рисунок 4. Спектр группового сигнала на входе в демультиплексор при втором исследовании

Анализируя графики на рисунках 3 и 4, можно сделать вывод о том, что изменяя уровень дисперсии оптического волокна и уровень сигнала на входе, получилось добиться несколько лучших результатов. Уровень и количиество дополнительных составляющих спектра заметно снизилось. То есть методом оптимального подбора мощности и значения диспресии можно добиться подавления влияния нелинейного эффекта ФКМ.