LV14107B - Viļņgarumdales blīvēšanas sakaru sistēma ar šaurjoslas filtru - Google Patents

Description

Izgudrojuma apraksts

Izgudrojums attiecas uz telekomunikāciju nozari, konkrēti - uz optiski blīvētām pārraides sistēmām. Zināmas dažādas viļņgarumdales blīvēšanas sakaru sistēmas ar iespēju pārraidīt informāciju ar noteiktu frekvenču attālumu starp blakus esošajiem kanāliem un datu pārraides ātrumu konkrētā kanālā. Pašlaik lielākajā daļā pētījumu ir mēģinājumi palielināt kopējo pārraides ātrumu vienai optiskajai šķiedrai. Lielākā daļa no šiem pētījumiem ir balstīti uz jaunām modulācijas metodēm konkrētam viļņu garumam. Alternatīvs līdzīgs risinājums ir samazināt frekvenču intervālu starp blakus esošajiem kanāliem līdz minimumam, saglabājot nemainīgu datu pārraides ātrumu kanālā [1],

Par izgudrojuma prototipu izvēlēta viļņgarumdales blīvēšanas sakaru sistēma [2], kura nodrošina frekvenču attālumu starp kanāliem, ne mazāku kā 50 GHz, un datu pārraides ātrumu kanālā, ne mazāku par 9 Gbit/s. Par pārraides vidi izmantota standarta vienmodu optiskā šķiedra. Prototipa galvenais trūkums ir optiskā filtra raksturlīkne, kas nodrošina 50 GHz frekvenču intervālu starp kanāliem. Lai realizētu viļņgarumdales blīvēšanas sakaru sistēmas ar augstāku spektrālo efektivitāti, šī raksturlīkne ir jāuzlabo.

Izgudrojuma mērķis ir palielināt viļņgarumdales blīvēšanas sakaru sistēmas spektrālo efektivitāti. Šis mērķis ir sasniegts, optiskajā uztvērēja ievietojot pārskaņojamu kvazitaisnstūra optisko filtru ar caurlaides joslu 18,75 GHz mīnus 3dB līmenī. Tādējādi tiek samazināts frekvenču intervāls starp blakus esošajiem kanāliem, atstājot nemainīgu datu pārraides ātrumu kanālā. Izgudrojuma shēma ir atspoguļota 1. zīmējumā.

Izgudrojuma shēma

Viļņgarumdales blīvēšanas sakaru sistēmai ir trīs daļas. Pirmā daļa ir optiskais raidītājs, kas sastāv no elektriskā signāla ģeneratora (1, 5), koda fonnētāja (2, 6), lāzera avota (3, 7) un signāla ārējā modulatora (4, 8). Elektriskā signāla ģenerators (1,5) veido pseidogadījuma 2³¹-i bitu secību ar darbības frekvenci no 100 MHz līdz 12.5 GHz. Koda formētājs (2, 6) veido bezatgriešanās pie nulles kodu. Nepārtrauktu optiskā signālu veido lāzers (3, 7) ar sadalīto atgriezenisko saiti. Optiskā signāla ārējais modulators (4, 8) ir Mach-Zehnder modulators uz LiNbOs kristāla bāzes.

Viļņgarumdales blīvēšanas sakaru sistēmas pirmā un otrā daļas ir savienotas ar 2:1 optisko apvienotāju (9). Viļņgarumdales blīvēšanas sakaru sistēmas otrā daļa sastāv no optiskās pārraides vides (11) un optiskā pastiprinātāja (10). Pārraides vide ir standarta vienmodu optiskā šķiedra (11), kas atbilst ITU G.652. Optiskai šķiedrai ir liels efektīvais laukums 80 pm², vājinājums 0,2 dB/km, dispersija ir 17 ps/nm/km, dispersijas slīpums ir 0,07 ps/nm /km un nelineārais koeficients ir 2,5· 1O~²⁰ cm/W pie 1550 nm viļņu garuma. Šķiedru optiskās līnijas garums ir atbilstošs standarta pastiprināšanas un dispersijas kompensēšanas apgabalam un ir vienāds ar 40 km 10 Gbit/s viļņgarumdales blīvēšanas sakaru sistēmai. Viļņgarumdales blīvēšanas sakaru sistēmas otrā un trešā daļas ir savienotas ar 1:2 optisko sazarotāju (12).

Viļņgarumdales blīvēšanas sakaru sistēmas trešā daļa ir tiešās uztveršanas uztvērējs, kurš sastāv no optiska filtra (14, 18), pusvadītāju fotodiodes (15, 19) un elektriskā filtra (16, 20). Kvazitaisnstūra optiskais filtrs (14, 18) ir pietuvināts ideāla filtra parametriem ar pārskaņojamu caurlaides joslu no 0,15 nm līdz 0,7 nm mīnus 3 dB līmenī un centrālo viļņa gammu, maināmu plašā diapazonā no 1450 līdz 1650 nm ar augstu precizitāti ± 15 pm. Kvazitaisnstūra optiskā filtra (14, 18) raksturlīkne ir parādīta 2. zīmējumā. Optisko signālu uz elektrisko pārveido PIN fotodiode (15, 19) atbilstoši ITU standartam ar jūtības līmeni mīnus 15 dBm. Pēc fotodiodes ir pievienots 4. pakāpes Beseļa - Tomsona elektriskā signāla filtrs (16, 20).

Izgudrojuma shēmā pārraidītā signāla kvalitātes novērtēšanas daļa sastāv no elektriskā augstfrekvenču osciloskopa (17, 21) un optiskā spektra analizatora (13), kas attiecīgi pievienoti pie elektriskā filtra (16, 20) un pie optiskā sazarotāja (12).

Shēmas darbības apraksts

Elektriskā pseidogadījuma 2³¹-1 bitu secība ar darbības frekvenci 10,0 GHz tiek padota no elektriskā signāla ģeneratora (1, 5) uz koda formētāju (2, 6), kurš veido bezatgriešanās pie nulles kodu. Šis kods no koda formētāju (2, 6) tiek padots uz optiskā signāla ārējā modulatora (4, 8) elektrisko augstfrekvenču ieeju. Lai veidotu optisko plūsmu papildus elektriskajam bezatgriešanās pie nulles kodam, uz modulatoru (4, 8) tiek padots nepārtraukta starojuma optiskais signāls ar iepriekš izvēlētiem parametriem no lāzera (3, 7) ar sadalīto atgriezeniskās saiti. Ārējā modulatora izejā tiek iegūts optiskais signāls ar datu pārraides ātrumu 10,0 Gbit/s, kas kodēts ar bezatgriešanās pie nulles kodu. Izmantojot 2:1 optisko apvienotāju (9), tiek apvienoti viļņgarumdales blīvēšanas sakaru sistēmas abi optiskie signāli un tiek padoti uz optisko pastiprinātāju (10).

Katram no šiem optiskajiem signāliem ir sava nesēj frekvence 193,414 THz (2,= 1550,000 nm) un 193,377 THz (T₂ =1550,300 nm) ar frekvenču intervālu 37,5 GHz. Optiskajā pastiprinātājā tiek kompensēts vājinājums, kas radies optiskajam signālam izplatoties optiskajā modulatorā. Pēc optiskā pastiprinātāja (10) optiskais signāls tiek padots uz standarta vienmodas optisko šķiedru (11), kas atbilst ITU G.652.

Pēc pārraides pa standarta vienmodas optisko šķiedru iepriekš apvienotais optiskais signāls tiek sadalīts ar 1:2 optisko sazarotāju (12). Pēc optiskā sazarotāja ir optiskais filtrs (14, 18), pirmais no kuriem filtrē optisko signālu ar nesējfrekveni 193,414 THz, bet otrais - optisko signālu ar nesēj frekvennci 193,377 THz un samazina trokšņu līmeni. Pēc optiskā filtra optiskais bezatgriešanās pie nulles kods tiek padots uz PIN fotodiodi (15, 19). Ar PIN fotodiodi (15, 19) optiskais signāls tiek pārveidots uz elektrisko signālu un ar elektrisko filtru (16, 20) tiek nofiltrēti elektriskie trokšņi. Izgudrojuma shēmā pārraidītā signāla kvalitātes novērtēšana tiek veikta ar elektrisko augstfrekvenču osciloskopu (17, 21), kas ieslēgts pēc elektriskā filtra un optiskā spektra analizatoru (13), kurš pievienots 1:2 optiskajam sazarotājam (12).

Izmantotie informācijas avoti:

1. US Patent Application Publication 0239694 Al - Data Format For High Bit Rāte WDM Transmission, 2006.

2. US Patent No. 6496615 B2 - WDM Transmission System, 2002 (prototips).

Pretenzija

Claims (1)

1. Viļņgarumdales blīvēšanas sakaru sistēma ar 50 GHz frekvenču intervālu starp blakus esošajiem kanāliem un datu pārraides ātrumu 9 Gbit/s katrā kanālā, kura sastāv no optiskā raidītāja, optiskās līnijas un optiskā uztvērēja, atšķirīga ar to, ka pārskaņojams kvazitaisnstūra optiskais filtrs optiskajā uztvērējā ar caurlaides joslu 18,75 GHz mīnus 3dB līmenī ir pieslēgts pie optiskā sazarotāja optiskā signāla sadalīšanai, kas nodrošina ne mazāku par 37,5 GHz frekvenču intervālu starp blakus esošajiem kanāliem, saglabājot nemainīgu datu pārraides ātrumu 10 Gbit/s katrā kanālā, kas palielina viļņgarumdales blīvēšanas sakaru sistēmas spektrālo efektivitāti.