Współczesne elementy sieci

Rywalizacja w uzyskiwaniu coraz większych szybkości transmisji światłowodowych, między firmami zajmującymi się telekomunikacją, powoduje gwałtowny rozwój wielu pokrewnych dziedzin optoelektronicznych, a także osiąganie kolejnych rekordów szybkości światłowodu (nawet kilka razy w roku).

Rywalizacja w uzyskiwaniu coraz większych szybkości transmisji światłowodowych, między firmami zajmującymi się telekomunikacją, powoduje gwałtowny rozwój wielu pokrewnych dziedzin optoelektronicznych, a także osiąganie kolejnych rekordów szybkości światłowodu (nawet kilka razy w roku). Ostatnie rekordowe osiągnięcie w tej dziedzinie odnotowała pod koniec ub.r. japońska firma NEC (Nippon Electric Company), uzyskując w jednym włóknie światłowodowym szybkość 10,2 Tb/s z wykorzystaniem technologii zwielokrotnienia DWDM. Praktyczne wykorzystanie takich przepływności wymaga jednoczesnego użycia wielu innych elementów optycznych systemu lub całych platform optycznych, umożliwiających efektywne wykorzystanie tych osiągnięć. Wśród urządzeń stosowanych w systemach wielofalowych WDM można wyodrębnić szereg elementów i towarzyszących im grup tematycznych. Należą do nich:

Źródła światła

Współczesne elementy sieci

Spektrum emisji współczesnych diod LED

W technice WDM jako źródła światła mogą być używane zarówno lasery półprzewodnikowe, jak też diody elektroluminescencyjne LED (Light-Emitting Diode). Stosunkowo duża szerokość emisji widmowej diody LED (50–100 nm) ogranicza jej bezpośrednie użytkowanie, ale korzystając z wyrafinowanych metod podziału widma emitowanego przez diodę elektroluminescencyjną na wiele strumieni świetlnych, jest możliwe jej zastosowanie do transmisji wielofalowej w sieciach lokalnych. Promień świetlny pochodzący z LED jest zwykle modulowany amplitudowo, a wyjściowy sygnał optyczny jest poddawany filtracji widmowej. W rozwiązaniach typowych z podziałem widma można uzyskać jednoczesną transmisję kilkunastu kanałów optycznych na odległość paru kilometrów, z przepływnością pojedynczych Mb/s.

Współczesne elementy sieci

Spektrum światła spójnego laserów F-P i DFB

W laserach wielomodowych dysponujących większą mocą niż lasery jednomodowe – co ma znaczenie w multipleksacji szerokopasmowej – całkowita szerokość widmowa nie przekracza kilku nanometrów (3–6 nm). Największe możliwości prezentują wielosekcyjne lasery półprzewodnikowe o podwyższonej stabilności temperaturowej (0,1 nm/°C), znane jako: lasery z rozproszonym sprzężeniem zwrotnym DFB (Distributed Feedback) lub lasery z rozproszonym odbiciem DBR (Distributed Bragg Reflector). Zapewniają one minimalną odległość między kanałami optycznymi daleko poniżej 1 nm, co daje łącznie kilkadziesiąt lub więcej kanałów w każdym oknie transmisyjnym.

Wykorzystanie laserów o bardzo wąskiej charakterystyce widmowej (lasery DFB mogą generować widmo sygnałów o szerokości 0,001 nm) nie zostało jeszcze poparte rozwiązaniami komercyjnymi, ze względu na zbyt wiele innych problemów występujących przy tak wysokich częstotliwościach pracy.

Wzmacniacze optyczne

Współczesne elementy sieci

Przykład aplikacji wzmacniacza optycznego EDFA

Wzmacniacze te zastępują stosowane do tej pory w telekomunikacji optoelektroniczne regeneratory sygnału, których zadaniem jest również kompensacja strat wzdłuż trasy włókna światłowodowego. W przekazach WDM wielofalowy sygnał optyczny jest zwykle transmitowany w III oknie transmisyjnym przez jednomodowy światłowód, a w razie potrzeby wzmacniany (wzmocnienie optyczne 30–45 dB) na trasie przekazu za pomocą najpopularniejszych wzmacniaczy optycznych typu EDFA. Stała i niezmienna szerokość nierównomiernego pasma przenoszenia wzmacniaczy optycznych domieszkowanych erbem (EDFA) wynosi ok. 35 nm (pasmo 4,6 THz) w zakresie długości fal 1530–1565 nm, ale użyteczne, jednorodne i wygładzone pasmo wzmocnienia obejmuje najczęściej tylko wąski przedział Δλ = 1548–1560 nm, co odpowiada pasmu częstotliwości ok. 1,6 THz. Istnieje wprawdzie wiele sposobów wyrównania i rozszerzenia charakterystyki przenoszenia wzmacniaczy EDFA powyżej 35 nm, jednak metody te podwyższają koszt układów wzmacniających i nie są jeszcze często stosowane.

Istnieje wiele innych, rzadziej spotykanych konstrukcji wzmacniaczy optycznych o mniejszych możliwościach wzmocnienia i opartych na odmiennych technologiach, takich jak: wzmacnianie za pomocą diod laserowych (Fabry-Perota, z falą bieżącą TWA), wzmacniacze na włóknach domieszkowanych innymi pierwiastkami niż erb (Nd, Sm) oraz z zastosowaniem efektów nieliniowych (wzmacniacze Ramana i Brillouina). W zastosowaniach telekomunikacyjnych są one jednak używane sporadycznie.

W celu komercyjnej reprodukcji treści Computerworld należy zakupić licencję. Skontaktuj się z naszym partnerem, YGS Group, pod adresem [email protected]

TOP 200