RU2155449C1 - Digital optical signal transmission line - Google Patents

Digital optical signal transmission line Download PDF

Info

Publication number
RU2155449C1
RU2155449C1 RU99122015A RU99122015A RU2155449C1 RU 2155449 C1 RU2155449 C1 RU 2155449C1 RU 99122015 A RU99122015 A RU 99122015A RU 99122015 A RU99122015 A RU 99122015A RU 2155449 C1 RU2155449 C1 RU 2155449C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
amplifier
signal
transmission line
Prior art date
Application number
RU99122015A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
М.И. Александровский
В.П. Вороненко
О.И. Фаерберг
Original Assignee
Александровский Михаил Исаакович
Вороненко Владислав Петрович
Фаерберг Олег Иосифович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александровский Михаил Исаакович, Вороненко Владислав Петрович, Фаерберг Олег Иосифович filed Critical Александровский Михаил Исаакович
Priority to RU99122015A priority Critical patent/RU2155449C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2155449C1 publication Critical patent/RU2155449C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: quantum radio engineering and optical communication, applicable in equipment of fiber-optic, laser space, atmospheric and other communication lines. SUBSTANCE: transmission line has an amplifier-modulator, laser, laser power stabilizer, two matching devices, optical signal transmitting medium, photodetector, preamplifier, automatic gain control, optimal filter, clock frequency recovery device. The concept of the claimed invention is in the fact that additionally cut in the known transmission line are two signal converters, N phase regenerators, (N-1) preamplifiers, amplifier - pumping generator, signal conditioning device, which allow separation of noise sources by phase regenerators, this results in reduction of probability of error in transmission of signal over the line, and, consequently, in increase of the energy potential and length of the transmission line. As compared with the immediate analogues, the transmission line has a higher energy potential by 3 to 8 dB, which makes it possible to increase the length of the connecting lines of local networks and the length of the regeneration section of main and intrazone communication networks. EFFECT: reduced cost of equipment of communication systems and networks. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области квантовой радиотехники и оптической связи и может быть использовано в аппаратуре волоконно-оптических и лазерных космических линий связи. The invention relates to the field of quantum radio engineering and optical communication and can be used in the equipment of fiber-optic and laser space communication lines.

Известна линия передачи цифрового оптического сигнала (фиг. 1), прототип предлагаемого технического решения, которая содержит усилитель-модулятор 1, лазерный генератор 2, устройство стабилизации мощности лазера 3, согласующие устройства 4 и 6, среду передачи оптического сигнала 5, фотодетектор 7, предварительный усилитель 8, усилитель 9, устройство автоматической регулировки усиления (АРУ) 10, решающее устройство 11, устройство восстановления тактовой частоты 12 (Miki Т. At al//Review ECL - 1978-76, N 5/6- P. 676-692). A known transmission line of a digital optical signal (Fig. 1), a prototype of the proposed technical solution, which contains an amplifier modulator 1, a laser generator 2, a device for stabilizing the power of the laser 3, matching devices 4 and 6, the transmission medium of the optical signal 5, photodetector 7, preliminary amplifier 8, amplifier 9, automatic gain control (AGC) 10, solver 11, clock recovery device 12 (Miki T. At al // Review ECL - 1978-76, N 5 / 6- P. 676-692) .

Недостатком известной линии передачи цифрового оптического сигнала является ее малая длина. A disadvantage of the known digital optical signal transmission line is its short length.

Целью предлагаемого технического решения является увеличение длины линии передачи цифрового оптического сигнала. The aim of the proposed technical solution is to increase the length of the transmission line of the digital optical signal.

Поставленная цель достигается тем, что в известную линию передачи включены два преобразователя сигнала, N формирующих фильтров, N фазовых регенераторов, (N-1) предварительных усилителей, усилитель-формирователь накачки, устройство формирования сигнала. This goal is achieved by the fact that the known transmission line includes two signal converters, N shaping filters, N phase regenerators, (N-1) pre-amplifiers, a pump driver, a signal conditioning apparatus.

Схема предлагаемой линии передачи цифрового оптического сигнала показана на фиг. 2. Линия передачи содержит следующие блоки: усилитель-модулятор 1, лазерный генератор 2, устройство стабилизации мощности лазера 3, первое согласующее устройство 4, среду передачи оптического сигнала 5, второе согласующее устройство 6, фотодетектор 7, первый предварительный усилитель 8, усилитель 9, устройство АРУ 10, устройство восстановления тактовой частоты 12, первый преобразователь сигнала 13, первый формирующий фильтр 14, первый фазовый регенератор 15, второй преобразователь сигнала 16, устройство формирования сигнала 17, усилитель-формирователь накачки 18, N-й формирующий фильтр 19, N-й фазовый регенератор 20, N-й предварительный усилитель 21, а также еще (N-2) формирующих фильтров, идентичных первому 14, (N-2) фазовых регенераторов, идентичных первому 15, (N-2) предварительных усилителей, идентичных первому 8 по схеме и конструкции (численные значения параметров их элементов могут различаться и выбираются из условия минимума вероятности ошибки передачи). A diagram of the proposed digital optical signal transmission line is shown in FIG. 2. The transmission line contains the following blocks: amplifier-modulator 1, laser generator 2, laser power stabilization device 3, first matching device 4, transmission medium of the optical signal 5, second matching device 6, photodetector 7, first pre-amplifier 8, amplifier 9, AGC device 10, clock frequency recovery device 12, first signal converter 13, first shaping filter 14, first phase regenerator 15, second signal converter 16, signal conditioning device 17, amplifier-shaped pump 18, Nth shaping filter 19, Nth phase regenerator 20, Nth preamplifier 21, and also (N-2) shaping filters identical to the first 14, (N-2) phase regenerators identical to the first 15, (N-2) preamplifiers identical to the first 8 in terms of design and structure (the numerical values of the parameters of their elements may vary and are selected from the condition of the minimum probability of transmission error).

Принцип работы предлагаемой линии передачи цифрового оптического сигнала состоит в следующем. The principle of operation of the proposed digital optical signal transmission line is as follows.

Входной цифровой сигнал в формате NRZ поступает на вход первого преобразователя сигнала 13, в котором он преобразуется в сигнал одного из следующих типов:
а) синусоидальный фазомодулированный (0-π) сигнал, несущая частота ωн которого значительно и в целое число раз превышает тактовую частоту (фиг. 3а);
б) последовательность чередующихся импульсов и пауз, число и длительности которых равны и длительность значительно меньше тактового интервала. При смене передаваемого символа ("0" или "1") импульсы и паузы меняются местами;
в) биимпульсный сигнал (фиг. 3в), в котором передача символа "1" на интервале 0 - Т соответствует передаче импульса на интервале 0 - 0,5Т и паузы на интервале 0,5Т - Т, а передача символа "0" на интервале Т - 2Т соответствует передаче паузы на интервале Т - 1,5Т и импульса на интервале 1,5Т - 2Т.
An input digital signal in NRZ format is fed to the input of the first signal converter 13, in which it is converted into a signal of one of the following types:
a) a sinusoidal phase-modulated (0-π) signal, the carrier frequency ω n of which is significantly and an integer number of times higher than the clock frequency (Fig. 3a);
b) a sequence of alternating pulses and pauses, the number and duration of which are equal and the duration is much less than the clock interval. When changing the transmitted character ("0" or "1"), the pulses and pauses are interchanged;
c) a bi-pulse signal (Fig. 3c), in which the transmission of the "1" symbol in the interval 0 - T corresponds to the transmission of the pulse in the interval 0 - 0.5T and the pause in the interval 0.5T - T, and the transmission of the symbol "0" in the interval T - 2T corresponds to the transmission of a pause in the interval T - 1.5T and a pulse in the interval 1.5T - 2T.

Сигнал, поступающий с выхода первого преобразователя сигнала 13, усиливается усилителем-модулятором 1 до уровня, необходимого для модуляции лазерного генератора 2, оптическая мощность на выходе которого поддерживается на заданном уровне с помощью устройства стабилизации мощности лазера 3. Оптический сигнал с выхода лазерного генератора 2 через первое согласующее устройство 4 поступает в среду передачи оптического сигнала 5, с выхода которого через второе согласующее устройство 6 поступает на вход фотодетектора 7. Далее сигнал через первый формирующий фильтр 14, обеспечивающий максимальное отношение сигнал/шум на его выходе, поступает на вход первого фазового регенератора 15. The signal from the output of the first signal converter 13 is amplified by the amplifier-modulator 1 to the level necessary to modulate the laser generator 2, the optical power at the output of which is maintained at a predetermined level using the laser power stabilization device 3. The optical signal from the output of the laser generator 2 through the first matching device 4 enters the transmission medium of the optical signal 5, the output of which through the second matching device 6 is fed to the input of the photodetector 7. Next, the signal through the first forming filter 14, providing the maximum signal to noise ratio at its output, is fed to the input of the first phase regenerator 15.

Поскольку последовательность чередующихся импульсов и пауз, а также биимпульсный сигнал (фиг. 3б, в, сплошная линия) с точностью до спектральных составляющих высокого порядка соответствуют синусоидальному сигналу с двухпозиционной (0-π) фазовой модуляцией (фиг. 3б, в, штриховая линия), то для регенерации таких сигналов можно использовать принцип регенерации фазомодулированного сигнала. Для этого на второй вход фазового регенератора 15 поступает сигнал накачки, частота которого в два раза превышает несущую частоту эквивалентного фазомодулированного сигнала, а мощность достаточная для изменения параметра диода или транзистора в широких пределах. На выходе фазового регенератора 15 образуется синусоидальный сигнал, фаза которого с точностью до вероятности ошибки регенерации принимает два значения 0 или π в зависимости от передаваемого символа. Таким образом, фазовый шум сигнала, поступающего с выхода фотодетектора 7, подавляется. Амплитудный шум не подавляется, но он не влияет на характеристики передачи информации, которая содержится в фазе сигнала. Since the sequence of alternating pulses and pauses, as well as the bi-pulse signal (Fig. 3b, c, solid line), up to high-order spectral components, correspond to a sinusoidal signal with on-off (0-π) phase modulation (Fig. 3b, c, dashed line) then, for the regeneration of such signals, the principle of regeneration of a phase-modulated signal can be used. To this end, a pump signal is supplied to the second input of the phase regenerator 15, the frequency of which is twice the carrier frequency of the equivalent phase-modulated signal, and the power is sufficient to change the parameter of the diode or transistor over a wide range. At the output of the phase regenerator 15, a sinusoidal signal is generated, the phase of which, up to the probability of a regeneration error, takes two values 0 or π depending on the transmitted symbol. Thus, the phase noise of the signal coming from the output of the photodetector 7 is suppressed. Amplitude noise is not suppressed, but it does not affect the transmission characteristics of the information contained in the phase of the signal.

В качестве фазового регенератора может быть использован вырожденный параметрический усилитель, в котором используется нелинейная емкость запертых полупроводниковых p-n-переходов, который настраивается на небольшое усиление, а поэтому абсолютно устойчив и имеет высокую стабильность своих характеристик. Из-за малых потерь в нелинейной емкости уровень дополнительного шума, создаваемого фазовым регенератором, незначителен. Кроме параметрического усилителя может быть использовано аналогичное устройство, работающее на нелинейной активной проводимости диода или транзистора. As a phase regenerator, a degenerate parametric amplifier can be used, which uses the nonlinear capacitance of locked semiconductor p-n junctions, which is tuned to a small gain, and therefore is absolutely stable and has high stability of its characteristics. Due to the small losses in the nonlinear capacitance, the level of additional noise generated by the phase regenerator is negligible. In addition to the parametric amplifier, a similar device operating on the nonlinear active conductivity of a diode or transistor can be used.

Сигнал с выхода первого фазового регенератора 15 усиливается первым предварительным усилителем 8 и поступает на вход второго формирующего фильтра и далее на вход второго фазового регенератора, предназначенного для подавления шума, источники которого расположены в первом предварительном усилителе 8 и т.д. Наконец, сигнал поступает на вход N-го формирующего фильтра, N-го фазового регенератора и N-го предварительного усилителя, с выхода которого сигнал поступает на вход усилителя 9, осуществляющего усиление сигнала до уровня, необходимого для обработки его нелинейными устройствами. The signal from the output of the first phase regenerator 15 is amplified by the first pre-amplifier 8 and fed to the input of the second shaping filter and then to the input of the second phase regenerator, designed to suppress noise, the sources of which are located in the first pre-amplifier 8, etc. Finally, the signal goes to the input of the N-th shaping filter, the N-th phase regenerator and the N-th pre-amplifier, from the output of which the signal goes to the input of the amplifier 9, which amplifies the signal to the level necessary for processing it by non-linear devices.

Поскольку процесс фазовой регенерации не зависит от уровня сигнала, то регенерация сигнала может быть осуществлена в первых каскадах усиления на низком уровне сигнала. Это позволяет разделить источники шума регенераторами, не допустив сложения их мощностей. Поэтому в отличие от прототипа происходит не сложение мощностей шумов, а сложение вероятностей ошибки каждого регенератора, что приводит к значительному уменьшению вероятности ошибки передачи цифрового сигнала по линии. Since the phase regeneration process is independent of the signal level, the signal can be regenerated in the first amplification stages at a low signal level. This allows you to separate the noise sources with regenerators, without allowing the addition of their capacities. Therefore, in contrast to the prototype, it is not the addition of noise powers, but the addition of the error probabilities of each regenerator, which leads to a significant decrease in the probability of transmission errors of the digital signal over the line.

С выхода усилителя 9 сигнал поступает на входы устройств: формирования сигнала 17, восстановления тактовой частоты 12 и АРУ 10, а также на вход усилителя-формирователя накачки 18. В устройстве формирования сигнала 17 подавляется амплитудный шум и с точностью до вероятности ошибки регенерации восстанавливается сигнал, образующийся на выходе первого преобразователя сигнала 13, который поступает на вход второго преобразователя сигнала 16, где восстанавливаются исходная форма и амплитуда сигнала, а также его временное расположение на тактовом интервале. В устройстве восстановления тактовой частоты происходит выделение сигнала тактовой частоты из поступающего на его вход цифрового сигнала. Сигнал тактовой частоты поступает на второй вход усилителя-формирователя накачки 18, в котором в зависимости от типа сигнала на выходе преобразователя сигнала 13 производится выделение тактовой частоты последовательности импульсов и пауз (фиг. 3б) или биимпульсного сигнала (фиг. 3в), или несущей частоты ωн синусоидального фазомодулированного сигнала и формирование сигналов накачки, которые поступают на вторые входы фазовых регенераторов и на второй вход устройства формирования сигнала 17. В устройстве АРУ формируются управляющие сигналы, поступающие на вторые входы усилителя 9 и фотодетектора 7 для автоматического изменения усиления усилителя 9 и лавинного усиления фотодетектора 7. При использовании в фотодетекторе pin-фотодиодов сигнал АРУ на фотодетектор не подается.From the output of amplifier 9, the signal is supplied to the inputs of the devices: signal generation 17, clock recovery 12 and AGC 10, as well as to the input of the pump driver 18. Amplitude noise is suppressed in the signal conditioning device 17 and the signal is restored to the probability of a regeneration error, formed at the output of the first signal converter 13, which is fed to the input of the second signal converter 16, where the original shape and amplitude of the signal are restored, as well as its temporal location at the clock int the ervale. In a clock recovery device, a clock signal is extracted from a digital signal supplied to its input. The clock signal is fed to the second input of the pump driver 18, in which, depending on the type of signal at the output of the signal converter 13, the clock frequency of a sequence of pulses and pauses (Fig. 3b) or a bi-pulse signal (Fig. 3c) or carrier frequency is extracted ω n a sinusoidal phase-modulated signal and the formation of pump signals that are fed to the second inputs of the phase regenerators and to the second input of the signal conditioning device 17. Control signals are generated in the AGC device, arriving at the second inputs of the amplifier 9 and photodetector 7 to automatically change the gain of the amplifier 9 and the avalanche gain of the photodetector 7. When using pin-photodetectors in the photodetector, the AGC signal is not applied to the photodetector.

Количество формирующих фильтров, фазовых регенераторов и предварительных усилителей (число N) зависит от усилительных и шумовых характеристик предварительных усилителей, которые выбираются из условия минимума вероятности ошибки передачи сигнала по линии. Сигнал на выходе последнего предварительного усилителя должен быть достаточно большим, чтобы отношение сигнал/шум на выходе усилителя 9 значительно превышало значение, соответствующее заданной вероятности ошибки. The number of shaping filters, phase regenerators, and pre-amplifiers (number N) depends on the amplification and noise characteristics of the pre-amplifiers, which are selected from the condition of minimum probability of signal transmission error on the line. The signal at the output of the last pre-amplifier should be large enough so that the signal-to-noise ratio at the output of amplifier 9 significantly exceeds the value corresponding to a given error probability.

Фазовый регенератор содержит режекторный фильтр частоты накачки, предотвращающий поступление сигнала накачки в предварительный усилитель, что может существенно изменить усилительные и шумовые характеристики этого усилителя. The phase regenerator contains a notch filter of the pump frequency, which prevents the pump signal from entering the pre-amplifier, which can significantly change the amplification and noise characteristics of this amplifier.

Первый формирующий фильтр и первый фазовый регенератор включены на стыке фотодиода и первого транзистора усилителя. Поэтому конструктивно блоки 7, 14, 15 и 8 целесообразно выполнить в виде оптоэлектронной интегральной схемы с целью уменьшения габаритов, паразитных параметров, повышения эксплуатационной надежности и стойкости к механическим воздействиям. The first shaping filter and the first phase regenerator are included at the junction of the photodiode and the first transistor of the amplifier. Therefore, it is advisable to construct blocks 7, 14, 15 and 8 in the form of an optoelectronic integrated circuit in order to reduce dimensions, spurious parameters, increase operational reliability and resistance to mechanical stress.

Положительный эффект от использования предлагаемой линии передачи цифрового оптического сигнала заключается в увеличении ее длины по сравнению с прототипом на величину, определяемую соотношением Δl = ΔЭ/α, где ΔЭ - увеличение энергетического потенциала (дБ), α - затухание в 1 км среды передачи оптического сигнала (дБ/км). Увеличение энергетического потенциала в зависимости от параметров линии передачи составляет 3-8 дБ. (См. Приложение). The positive effect of using the proposed digital optical signal transmission line is to increase its length compared to the prototype by an amount determined by the ratio Δl = ΔE / α, where ΔE is the increase in energy potential (dB), α is the attenuation of 1 km of the optical signal transmission medium (dB / km). The increase in energy potential depending on the parameters of the transmission line is 3-8 dB. (See Attachment).

Экономический эффект от использования предлагаемой линии передачи цифрового оптического сигнала можно оценить на примере строительства транспортной сети связи, в которой использована предлагаемая линия передачи в качестве соединительной линии (СЛ) связи. Предположим, что на сети используются три типа оптических кабелей (ОК) с различными затуханиями, а следовательно, разными максимальными длинами СЛ - l1, l2, l3 - и соответственно разными ценами 1 км ОК - C1, C2, C3. В этом случае относительное уменьшение затрат на ОК ΔC/C при использовании предлагаемой линии передачи по сравнению с прототипом вследствие возможности использования большего количества относительно дешевых ОК определяется соотношением
ΔC/C = (ΔЭ/Э′CокlΔl)(l 2 1 ΔC12+l 2 2 ΔC23),
где ΔC12 = C2-C1; ΔC23 = C3-C2;
Э' - среднее затухание в ОК СЛ;
Cок - средняя цена 1 км ОК;
l - средняя длина СЛ на сети;
Δl - разброс длин СЛ на сети.
The economic effect of using the proposed digital optical signal transmission line can be estimated by the example of the construction of a transport communication network, in which the proposed transmission line is used as a communication trunk (SL). Suppose that the network uses three types of optical cables (OK) with different attenuations, and therefore different maximum SL lengths - l 1 , l 2 , l 3 - and accordingly different prices of 1 km OK - C 1 , C 2 , C 3 . In this case, the relative reduction in the cost of OK ΔC / C when using the proposed transmission line compared with the prototype due to the possibility of using more relatively cheap OK is determined by
ΔC / C = (ΔE / E′C ok lΔl) (l 2 1 ΔC 12 + l 2 2 ΔC 23 ),
where ΔC 12 = C 2 -C 1 ; ΔC 23 = C 3 -C 2 ;
E 'is the average attenuation in OK SL;
C ok - average price of 1 km OK;
l is the average length of the trunk on the network;
Δl - the spread of the lengths of the trunk on the network.

Полагая ΔЭ = 3-8 дБ; Э' = 30 дБ; Cок = C2; ΔC12 = ΔC23 = ΔCок; Δl = l3 - 0,5l1; l = 0,5(l3+0,5l1); l2/l1 = l3/l2 = 1,5, получим
ΔC/C = (0,15-0,35)ΔCок/Cок
Если цены на ОК составляют C1 = 2000 у.е.; C2 = 2500 у.е.; C3 = 3000 у. е. за 1 км, то Cок = 2500 у.е., а ΔCок = 500 у.е. В этом случае ΔC/C=0,03 - 0,07. В абсолютном выражении экономический эффект от использования предлагаемой линии передачи на рассмотренном примере при годовых затратах на ОК 100 млн. у.е. составляет 3 - 7 млн. у.е.
Assuming ΔE = 3-8 dB; E '= 30 dB; C ok = C 2 ; ΔC 12 = ΔC 23 = ΔC approx ; Δl = l 3 - 0.5l 1 ; l = 0.5 (l 3 + 0.5l 1 ); l 2 / l 1 = l 3 / l 2 = 1.5, we obtain
ΔC / C = (0.15-0.35) ΔC ok / C ok
If the prices for OK are C 1 = 2000 cu; C 2 = 2500 cu; C 3 = 3000 oz e. for 1 km, then C ok = 2500 cu, and ΔC ok = 500 cu In this case, ΔC / C = 0.03 - 0.07. In absolute terms, the economic effect of using the proposed transmission line in the considered example at an annual cost of OK of 100 million cu makes 3 - 7 million cu

ПРИЛОЖЕНИЕ
Отношение сигнал/шум на входе решающего устройства прототипа определяется соотношением

Figure 00000002

где A1 = 2q0Δf(Ic+IT)I -2 c ; A2 = 2q0ΔfI|y1|2I -2 c g-2;
β = g2|yвыx+yвx|-2; Ic = q0η(hν)-1Pc;
Pе - мощность оптического сигнала на входе фотодетектора;
Iт - темновой ток фотодиода;
Δf - полоса пропускания тракта усиления;
I - расчетный ток транзистора, определяющий его шумовые характеристики (в полевых транзисторах приблизительно равен току стока);
g - крутизна характеристики передачи транзистора;
yвх, yвых - входная и выходная проводимости транзистора;
y1 - проводимость цепи на стыке фотодиода и первого транзистора;
M - коэффициент лавинного усиления фотодиода;
x - шумовой параметр лавинного фотодиода;
η - - квантовая эффективность фотодиода;
hν - энергия фотона;
q0 - заряд электрона.APPENDIX
The signal-to-noise ratio at the input of the prototype decider is determined by the ratio
Figure 00000002

where A 1 = 2q 0 Δf (I c + I T ) I -2 c ; A 2 = 2q 0 ΔfI | y 1 | 2 I -2 c g -2 ;
β = g 2 | y vx + y vx | -2 ; I c = q 0 η (hν) -1 P c ;
P e is the power of the optical signal at the input of the photodetector;
I t is the dark current of the photodiode;
Δf is the bandwidth of the amplification path;
I is the calculated current of the transistor, which determines its noise characteristics (in field-effect transistors, it is approximately equal to the drain current);
g is the transconductance slope of the transistor;
y in , y out - input and output conductivity of the transistor;
y 1 is the conductivity of the circuit at the junction of the photodiode and the first transistor;
M is the avalanche gain coefficient of the photodiode;
x is the noise parameter of the avalanche photodiode;
η - is the quantum efficiency of the photodiode;
hν is the photon energy;
q 0 is the electron charge.

Вероятность ошибки передачи сигнала в прототипе

Figure 00000003

где S -1 0 = A1Mx+A2M-2(1-β-1)-1.
Вероятность ошибки передачи сигнала в предлагаемой линии передачи
Figure 00000004

где S1-1 = A1Mx; S2-1 = A2M-2; S -1 3 = A2M-2β-1; S -1 4 = A2M-2β-2,...
Поскольку K2 представляет собой малую величину, 10-9-10-11, то приведенный выше ряд быстро сходится уже при β ≥ 1,1, что позволяет выражение для K2 ограничить двумя первыми слагаемыми. Для подавления влияния шумов всех транзисторов, кроме первого, в прототипе необходимо выбрать β ≥ 10, а в предлагаемой линии передачи β ≥ 1,1. Определяя M из условия минимума K1 и K2 и пренебрегая малыми величинами, получим выражение для увеличения энергетического потенциала в предлагаемой линии передачи по сравнению с прототипом при заданной вероятности ошибки передачи
Figure 00000005

где
Figure 00000006

β1, β2 - значения β, рассчитанные для прототипа и предлагаемой линии передачи соответственно;
n - показатель степени функции, аппроксимирующей вольт-амперную характеристику транзистора I=aun, 1 < n < 2.The probability of signal transmission errors in the prototype
Figure 00000003

where s -1 0 = A 1 M x + A 2 M -2 (1-β -1 ) -1 .
The probability of signal transmission errors in the proposed transmission line
Figure 00000004

where S 1 -1 = A 1 M x ; S 2 -1 = A 2 M -2 ; S -1 3 = A 2 M -2 β -1 ; S -1 4 = A 2 M -2 β -2 , ...
Since K 2 is a small value, 10 -9 -10 -11 , the above series quickly converges already at β ≥ 1.1, which allows the expression for K 2 to be limited to the first two terms. To suppress the influence of noise of all transistors, except the first, in the prototype it is necessary to choose β ≥ 10, and in the proposed transmission line β ≥ 1.1. Determining M from the minimum conditions K 1 and K 2 and neglecting small quantities, we obtain an expression for increasing the energy potential in the proposed transmission line compared to the prototype for a given probability of transmission error
Figure 00000005

Where
Figure 00000006

β 1 , β 2 - β values calculated for the prototype and the proposed transmission line, respectively;
n is the exponent of the function approximating the current-voltage characteristic of the transistor I = au n , 1 <n <2.

Существующие лавинные фотодиоды имеют x = 0,7 - 1, а для длинноволновых диапазонов возможны значения x = 2,4. Поэтому для x = 0,7 -1, n = 1,25 - 1,5; β1 = 10; β2 = 1,1 увеличение энергетического потенциала

Figure 00000007
Э = (3,3 - 7,8) дБ, а при использовании фотодиодов с x = 2,4 ΔЭ достигает 16 дБ.Existing avalanche photodiodes have x = 0.7 - 1, and for long-wavelength ranges, x = 2.4 is possible. Therefore, for x = 0.7 -1, n = 1.25 - 1.5; β 1 = 10; β 2 = 1.1 increase in energy potential
Figure 00000007
E = (3.3 - 7.8) dB, and when using photodiodes with x = 2.4, ΔE reaches 16 dB.

Claims (1)

Линия передачи цифрового оптического сигнала, содержащая усилитель-модулятор, лазерный генератор, устройство стабилизации мощности лазера, среду передачи оптического сигнала, первое и второе согласующие устройства, фотодетектор, предварительный усилитель, усилитель, устройство автоматической регулировки усиления устройство восстановления тактовой частоты, при этом выход усилителя-модулятора соединен с первым входом лазерного генератора, первый выход которого соединен со входом первого согласующего устройства, выход которого соединен со входом среды передачи оптического сигнала, выход которой соединен со входом второго согласующего устройства, выход которого соединен с первым входом фотодетектора, второй выход лазерного генератора соединен со входом устройства стабилизации мощности лазера, первый выход которого соединен с первым входом усилителя-модулятора, а второй выход соединен со вторым входом лазерного генератора, выход усилителя соединен со входом устройства восстановления тактовой частоты и входом устройства автоматической регулировки усиления, выход которого соединен с первым входом усилителя и вторым входом фотодетектора, отличающаяся тем, что в нее включены первый и второй преобразователи сигнала, N формирующих фильтров, N фазовых регенераторов, (N-1) предварительно усилителей, усилитель-формирователь накачки, устройство формирования сигнала, при этом вход линии передачи является входом первого преобразователя сигнала, выход которого соединен со вторым входом усилителя-модулятора, выход фотодетектора соединен со входом первого формирующего фильтра, выход каждого из N формирующих фильтров соединен с первым входом соответствующего фазового регенератора, выход которого соединен со входом соответствующего предварительного усилителя, выход N-го предварительного усилителя соединен со вторым входом усилителя, выход которого соединен с первым входом усилителя-формирователя накачки и первым входом устройства формирования сигнала, выход которого соединен со входом второго преобразователя сигнала, выход которого является выходом линии передачи, выход устройства восстановления тактовой частоты соединен со вторым входом усилителя-формирователя накачки, первый и второй выходы которого соединены соответственно со вторыми входами каждого из N фазовых регенераторов и со вторым входом устройства формирования сигнала. A digital optical signal transmission line comprising a modulator amplifier, a laser generator, a laser power stabilization device, an optical signal transmission medium, first and second matching devices, a photo detector, a preliminary amplifier, an amplifier, an automatic gain control device, a clock recovery device, and an amplifier output -modulator is connected to the first input of the laser generator, the first output of which is connected to the input of the first matching device, the output of which is connected is connected to the input of the optical signal transmission medium, the output of which is connected to the input of the second matching device, the output of which is connected to the first input of the photodetector, the second output of the laser generator is connected to the input of the laser power stabilization device, the first output of which is connected to the first input of the amplifier-modulator, and the second the output is connected to the second input of the laser generator, the output of the amplifier is connected to the input of the clock recovery device and the input of the automatic gain control device, the output which is connected to the first input of the amplifier and the second input of the photodetector, characterized in that it includes the first and second signal converters, N shaping filters, N phase regenerators, (N-1) pre-amplifiers, a pump driver, a signal conditioning apparatus, the input of the transmission line is the input of the first signal converter, the output of which is connected to the second input of the amplifier-modulator, the output of the photodetector is connected to the input of the first shaping filter, the output of each of N shaping filters connected to the first input of the corresponding phase regenerator, the output of which is connected to the input of the corresponding pre-amplifier, the output of the N-th pre-amplifier is connected to the second input of the amplifier, the output of which is connected to the first input of the pump driver and the first input of the signal conditioning device, the output of which is connected with the input of the second signal converter, the output of which is the output of the transmission line, the output of the clock recovery device is connected to the second input house-shaper amplifier pump, the first and second outputs of which are connected respectively to the second inputs of each of the N phase regenerator and a second input of the signal device.
RU99122015A 1999-10-22 1999-10-22 Digital optical signal transmission line RU2155449C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99122015A RU2155449C1 (en) 1999-10-22 1999-10-22 Digital optical signal transmission line

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99122015A RU2155449C1 (en) 1999-10-22 1999-10-22 Digital optical signal transmission line

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2155449C1 true RU2155449C1 (en) 2000-08-27

Family

ID=20226018

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99122015A RU2155449C1 (en) 1999-10-22 1999-10-22 Digital optical signal transmission line

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2155449C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5563731A (en) Monitor control signal receiving apparatus for optical fiber amplifier
US7590393B2 (en) Low-noise transmitter system and method
US7605974B1 (en) Method and apparatus for PPM demodulation using a semiconductor optical amplifier
Richter et al. QAM phase-regeneration in a phase-sensitive fiber-amplifier
KR20030060950A (en) Low power laser driver
RU2155449C1 (en) Digital optical signal transmission line
US7532818B2 (en) Apparatus and method for measuring coherence sampling quality-factor
US20080159755A1 (en) Optical signal receiving apparatus
JP5368370B2 (en) Optical receiver
US10819377B1 (en) Radio frequency to optical transmitter
CN111404612A (en) Optical signal amplifying device and transmission system
JP4659398B2 (en) Optical receiver
JP2997292B2 (en) Optical amplification relay transmission system
US4793000A (en) Light signal receiver
JPH0563648A (en) Light injection synchronization device, optical receiver and optical communication equipment
JP3239563B2 (en) Light receiving circuit for AV optical space transmission
RU2694242C1 (en) Method of constructing a base station of a fiber-terrestrial telecommunication system of a distributed structure and a module for its implementation
JP3882375B2 (en) Optical receiver circuit
JP2941656B2 (en) Optical communication method and device
RU2154907C1 (en) Coherent digital optical signal transmission line
RU2155448C1 (en) High-speed digital optical signal transmission line
Van San et al. Accurate estimation of receiver sensitivity for 10 Gb/s optically amplified systems
JPS63303503A (en) Light receiving circuit
Witkowicz Design of low-noise fiber-optic receiver amplifiers using J-FET's
Arya Analysis, design and performance evaluation of optical fiber spectrum-sliced WDM systems