Koherentny system światłowodowy z dyskretnie przestrajalnym

Koherentny system światłowodowy z dyskretnie
przestrajalnym nadajnikiem
Andrzej Dobrogowski, Jan Lamperski, Piotr Stępczak
Streszczenie— W artykule zaprezentowano oryginalną
konfigurację światłowodowego systemu koherentnego z
dyskretnie przestrajalnym nadajnikiem. W przestrajalnym
nadajniku zastosowano wielofalowy generator optyczny z 3.125
GHz z odstępem pomiędzy częstotliwościami nośnymi.
Przedstawiono wyniki symulacji autoheterodynowego systemu
koherentnego, o przepływności 622 Mb/s.
Słowa kluczowe
wielofalowy.
—
Detekcja
koherentna,
generator
I. WSTĘP
światłowodowych systemach telekomunikacyjnych
technologia zwielokrotnienia falowego (WDM)
odgrywa
kluczową
rolę
umożliwiając
efektywne
wykorzystanie
dostępnego
pasma.
Ultra
gęste
zwielokrotnienie zakłada zastosowania zestawu dyskretnych
nadajników lub wielofalowego źródła o bardzo wysokiej
stabilności długości fal emisyjnych [1].
Badany układ składał się z przestrajalnego w dziedzinie
długości fal nadajnika wykorzystującego wielofalowy
generator częstotliwości nośnych OCG (Optical Comb
Generator)
oraz
zbalansowany,
asynchroniczny,
autokoherentny odbiornik. W zaproponowanym rozwiązaniu
kluczową rolę odgrywa źródło wielofalowe, którego
właściwości decydują o stabilności i kroku przestrajania
optycznej częstotliwości nośnej.
Generator wielofalowy posiadał konfigurację pierścieniową
z dwoma kaskadowo połączonymi akusto-optycznymi
przesuwnikami częstotliwości [2]-[3] (AOFS), które
gwarantowały odpowiednią wartość i bardzo wysoką
stabilność odstępów pomiędzy częstotliwościami nośnymi.
Schemat blokowy wielofalowego źródła optycznego pokazano
na Rys. 1 [3].
W
Rys. 1. Schemat blokowy wielofalowego źródła optycznego.
Rys. 2 przedstawia wyniki pomiaru przykładowego widma
wyjściowego generatora OCG z ośmioma nośnymi o odstępie
2.500 GHz [3].
Rys. 2. Widmo wyjściowe generatora wielofalowego zawierające 8 nośnych,
odstęp - 2.5 GHz.
Andrzej Dobrogowski, Katedra Systemów Telekomunikacyjnych i
Optoelektroniki, Politechnika Poznańska, ul. Polanka 3, 60-965 Poznań, (Tel.:
+4861 665 3857; e-mail: [email protected]).
Jan
Lamperski,
Katedra
Systemów
Telekomunikacyjnych
i
Optoelektroniki, Politechnika Poznańska, ul. Polanka 3, 60-965 Poznań, (Tel.:
+48-61-6653809; e-mail: [email protected]).
Piotr Stępczak Politechnika Poznańska, ul. Polanka 3, 60-965 Poznań,
(Tel.: +48 61 6653883; e-mail: [email protected]).
PWT 2013 - Poznań - 13 grudnia 2013
Zbudowany generator składał się z pojedynczego źródła
laserowego (ML), dwóch przesuwników akustooptycznych
(AOFS), erbowych wzmacniaczy światłowodowych (EDFA)
oraz filtru (BLF) ograniczającego pasmo optycznej pętli
sprzężenia zwrotnego.
Wiązka lasera źródłowego (ML) doprowadzona jest do
wejścia pierwszego przesuwnika akustooptycznego (AOFS-1).
85
Przesunięty w dziedzinie częstotliwości sygnał skierowany
jest do pętli sprzężenia zwrotnego. Pętla zawiera kolejny
przesuwnik akustooptyczny (AOFS-2), wzmacniacze erbowe
(EDFA) kompensujące straty pętli i niską efektywność
dyfrakcyjną komórek Bragga oraz filtr pasmowo-przepustowy
(BLF). Przesuwniki AOFS sterowane są generatorami RF,
które decydują o wartości i stabilności odstępów
międzykanałowych. Filtr BLF ogranicza liczbę generowanych
częstotliwości nośnych.
Wielokrotna cyrkulacja sygnału optycznego w pętli
prowadzi do generacji wieloczęstotliwościowego widma
wyjściowego.
II. REZULTATY OBLICZEŃ
W procesie symulacji zastosowano modele pasywnych i
aktywnych elementów umożliwiających pełną analizę
spektralną badanego systemu.
Nadajnik badanego systemu zawierał wielofalowe źródło
optycznych częstotliwości nośnych (OCG), do wyjścia
którego dołączony był modulator amplitudowy MachaZehndera i demultiplekser. Układ Macha-Zehndera
modulował równocześnie wszystkie nośne generowane przez
źródło wielofalowe.
Całkowicie światłowodowy filtr Fabry-Perot wybrano jako
główny element selektywny systemu. Fittry F-P posiadają
okresową charakterystykę transmitancyjną z obszarem
wolnym od rezonansu (FSR) z zakresie od 100 do 54000GHz
oraz finezją (F) sięgającą 16000. Tego typu filtry mogą być
zastosowane w przestrajalnych odbiornikach do selekcji
kanałów optycznych lub w dyskretnie przestrajalnych
układach nadawczych wykorzystujących źródła wielofalowe
do skokowego wyboru optycznych częstotliwości nośnych.
Światłowodowe filtry Fabry-Perot mogą być zastosowane
także
do
realizacji
modułów
multiplekserów
i
demultiplekserów optycznych, a także krotnic transferowych
(OADM). W przypadku realizacji krotnic wykorzystuje się
zarówno właściwości transmitancyjne jak i odbiciowe filtrów
Fabry-Perot [4].
Na Rys. 3 pokazano widmo
wyjściowe generatora
wielofalowego z dwoma przesuwnikami akustooptycznymi
(AOFS) oraz filtrem ograniczającym. Parametry elementów
optycznych umożliwiły generację 8 częstotliwości nośnych z
odstępem wynoszącym 3.125 GHz.
Rys. 3. Widmo wyjściowe źródła wielofalowego generującego
częstotliwości nośnych, odstęp międzykanałowy – 3.125 GHz.
8
W systemie zastosowano odbiór autoheterodynowy ze
zbalansowanym odbiornikiem. Jako lokalny generator użyto
wzmocniony, nieprzesunięty sygnał lasera zastosowanego w
module generatora wielofalowego. W rezultacie w systemie
wykorzystane było tylko jedno źródło optyczne.
Rys. 4 ilustruje zdemodulowany sygnał wyjściowy.
Rys. 4 Sygnał na wyjściu odbiornika.
III. PODSUMOWANIE
W pracy zaprezentowano oryginalną koncepcję systemu
koherentnego ze skokowo przestrajalnym nadajnikiem.
Przedstawiono wybrane wyniki obliczeń dla nadajnika o
skoku przestrajania wynoszącego 3.125 GHz i przepływności
622 Mbps.
Praca finansowana jest z Projektu Nr. 1788/B/T02/2009/37.
LITERATURA
[1]
[2]
[3]
[4]
86
J. P. Laude, DWDM fundamentals, components and applications, Artech
House, 2002.
P. Coppin et al, “Novel optical frequency comb synthesis using optical
feedback”, Electron. Lett., 26, 1990, pp. 28-30.
J. Lamperski: Active Fiber Comb Source with Single and Double Frequency
Shifters for UDWDM Applications, International Conference on Transparent
Optical Networks ICTON, 22-26 June 2008, Th.B1.6, pp. 282-285.
Jan Lamperski, Enabling technology for UDWDM access networks,
Photonics Letters of Poland, Vol. 1 (1), 2009, pp. 31-33.
XVII Poznańskie Warsztaty Telekomunikacyjne