Компенсатор поляризаційної дисперсії оптичних імпульсних сигналів

Реферат: UA 80848 U UA 80848 U 5 10 15 20 25 30 Корисна модель належить до волоконно-оптичної техніки і може бути використана у волоконно-оптичних трактах високошвидкісних одноканальних і багатоканальних волоконнооптичних системах передавання (ВОСП) зі спектральним, а також оптичним часовим мультиплексуванням, у волоконно-оптичних підсилювачах, у схемах вимірювання та ін.. Поляризаційна дисперсія оптичного імпульсного сигналу, що переноситься в одномодовому оптичному волокні в кабелі двома взаємно-ортогональними основними хвилями з різними груповими швидкостями або різними груповими затримками, представляє собою різницю групових часів розповсюдження (затримки)  (Фіг. 1). Внаслідок поляризаційної дисперсії тривалість сумарного імпульсного сигналу збільшується, що обмежує швидкість і дальність передачі інформації. Для компенсації поляризаційної дисперсії, що вноситься лінією  л , необхідно ввімкнути в лінію компенсатор поляризаційної дисперсії, який буде вносити рівну по величині, але з протилежним знаком, величину поляризаційної дисперсії к   л . Поляризаційна дисперсія створюється в тракті (лінії) передачі також і всіма іншими компонентами ВОСП, включаючи і неоднорідності. Відомі пристрої компенсації поляризаційної дисперсії, що описані в багатьох джерелах, наприклад в [1] (прототип), являють собою складні і дорогі пристрої обробки оптичних імпульсних сигналів. Схема прототипу представляє собою двоканальний фотоприймальний пристрій з розділенням за поляризаціями оптичних сигналів, що приймаються з волоконнооптичного тракту (Фіг. 2), розщеплювач поляризацій 1, два одноканальних приймальних пристрої 2, дві електричні лінії затримки 3 і суматор 4, в якому прийняті і продетектовані сигнали вирівнюються в часі. Поставлена задача усунення вищевказаних недоліків (складності і дорожнечі) відомих пристроїв компенсації поляризаційної дисперсії. Технічним рішенням даної задачі є послідовне включення в довільній точці в оптичне волокно тракту передачі оптичного компенсатора поляризаційної дисперсії (КПД), що являє собою котушку з намотаним виток до витка одномодовим оптичним волокном. Доведено, що при укладанні одномодових оптичних волокон (ОМОВ) на деякий круговий циліндр по спіральних лініях, у них спостерігаються метрична і діелектрична анізотропії [2], які виявляються в двопроменезаломленні [3], різних фазових швидкостях поширення основних, незвичайної (екстраординарної) HE e і звичайної (ординарної) HE o хвиль із взаємно11 11  ортогональними поляризаціями [4] відповідно, зорієнтованими під кутами  e , і o щодо осі x , яка сполучає по нормалі у поперечному перетині вісь спіралі з віссю ОМОВ,  e  arctg(p / 4R) , 35 o   e   / 2 , де p і R - крок і радіус спіралі. Крім того, завдяки анізотропії, у спіральних ОМОВ спостерігається невзаємне перетікання потужностей у площині поперечного перерізу між зазначеними хвилями [5, 6]. Ці потоки потужностей невзаємного зв'язку між вказаними хвилями при p  0 також наближаються до нуля [6], тобто зазначені хвилі при цьому поширюються автономно із різними швидкостями. При цьому спостерігається максимальна поляризаційна дисперсія імпульсного сигналу в них. Таким чином котушка із щільно намотаним одномодовим оптичним волокном представляє собою дві сумісні оптичні лінії затримки (ОЛЗ) із різними 40 груповими часами затримання для хвиль HE o і HE e . Слід вказати, що на котушку можна 11 11 укладати ОМОВ виток до витка багатошарово. Це дає можливість мінімізувати розміри котушок і розміщувати такі КПД в кабельних муфтах, кросах і т. д., тобто в будь-яких місцях відкритого доступу до лінійного ОМОВ. В реальних оптичних кабелях, в яких ОМОВ укладені по спіралі, зазвичай поляризаційна 45 дисперсія, як різниця групових часів розповсюдження (затримок) 1   e   o  0 . Це означає, 1 1 e o що в компенсаторі к  к  к має бути від'ємним, так щоб  л  к  0 . Конструктивно кабельний сердечник і сердечник котушки компенсатора дисперсії при цьому повинні бути паралельними (див. Фіг. 3, а). Кабельне ОМОВ і ОМОВ котушки компенсатора поляризаційної дисперсії мають бути з'єднані без скручування. 50 Якщо поляризаційна дисперсія в тракті передавання компенсатора поляризаційної дисперсії з e o 1  1  1  0 , то котушка к   л , повинна бути розташована перпендикулярно кабельному сердечнику (див. Фіг. 3, б). Величина к , визначається числом витків, що укладені на котушці КПД виток до витка при мінімальних значеннях кроку і радіусу вигину, обумовлених в роботі [9], допустимих з точки зору цілісності злому ОМОВ. 1 UA 80848 U Доказ і формула для розрахунку величини поляризаційної дисперсії в ОМОВ при довільних значеннях кроку спіралі p і її радіуса R отримані в роботі [7] у вигляді: n w A2  A 1 ,   c  (r ) R 2 (1  4 A 2 ) 2 (1  A 2 ) де A  p / 4R ; n1  146 - показник заломлення на осі ОМОВ; c -швидкість світла в вакуумі ,   5 5 (310 км/с); w / 2  5 / 2 мкм - ефективний радіус модової плями хвилі HE 11 на довжині хвилі   155 мкм. , Величину R приймемо з дворазовим запасом міцності ОМОВ на злам R  2  3,14(b  ) , де (b  ) - радіус ОМОВ із захисним покриттям [9]. Розрахунок за вказаною формулою для КПД виток до витка при вихідних даних p  2(b  )  150 мкм; R  512 мкм дає величину 10 15 20 25 30   165  10 9 с/км, що зіставно з іншими відомими компенсаторами поляризаційної дисперсії. , КПД вмикаються по схемам фіг. 2, а величини к визначаються на основі вимірювань або методом проб по мінімуму тривалості імпульсних сигналів на прийомі. В протяжних волоконнооптичних трактах передавання доцільно виконувати компенсацію поляризаційної дисперсії в декількох точках по довжині тракту. Джерела інформації: 1. Шереметьев А.Г. Когерентная волоконно-оптическая связь. - М.: Радио и связь. 1991.-192 с. 2. Макаров Т.В. Анизотропия изогнутых волоконных световодов. // Труды УНИИРТ.- Одесса, №1, 1995.-С. 103-106. 3. Макаров Т.В. Лучепреломления в изогнутых и скрученных световодах. // Труды УНИИРТ. Одесса, №2, 1995. - С. 93-96. 4. Макаров Т.В. Метод определения волн в изогнутых световодах. // Труды УНИИРТ. Одесса, №1(5), 1996. - С. 82-91. 5. Макаров Т.В. Потоки мощностей сигналов в спиральных одномодовых волоконных световодах. // Праці УНДІРТ. - Одесса, №2(30), 2003. - С. 39-44. 6. Макаров Т.В. Невзаимные влияния волн и сигналов в спиральных одномодових волоконних световодах ч. 1 и 2. // Праці УНДІРТ. Одесса - № 2 (38), 2004.-С. 23-34. 7. Макаров Т.В. Передаточные характеристики изогнутых волоконных световодов. // Праці УНДІРТ. - Одеса, №1(13), 1998. - С. 13-23. 8. Макаров Т.В. Когерентные волоконно-оптические системы передачи. Учебник. - Одесса, 2009,-218 с. 9. Макаров Т.В. Динамика и структура изломов волоконных световодов. // Электросвязь. М.: №9, 1995. - С. 1-5. 35 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 Компенсатор поляризаційної дисперсії оптичних імпульсних сигналів, який містить на вході розщеплювач сигналів за поляризаціями, два одноканальних фотоприймальних пристрої, дві електричних лінії затримки і суматор, який відрізняється тим, що в довільній точці в оптичне волокно тракту передачі ввімкнено котушку з намотаним виток до витка одномодовим оптичним волокном. 2 UA 80848 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3