устройство для увеличения пропускной способности волоконно-оптической линии передачи

Формула изобретения

Устройство для увеличения пропускной способности волоконно-оптической линии передачи, содержащее строительные длины оптического кабеля, оптические волокна которых соединены последовательно в муфтах, оптические усилители, последовательно включенные в оптические волокна, так, что расстояние между оптическими усилителями разбито на элементарные секции, а расстояние между оптическими усилителями и длина секций, мощность оптического излучения на выходе оптических усилителей, расстояние между оптическими усилителями и длина элементарной секции выбраны так, что в линии передачи распространяются управляемые дисперсией солитоны, отличающееся тем, что оптические волокна в строительных длинах оптического кабеля имеют хроматическую дисперсию одного знака, введены оптические волокна с повышенной нелинейностью, циркуляторы и дифракционные брэгговские решетки с переменным периодом для компенсации дисперсии, дополнительные кассеты в корпусе из термоизоляционного материала, причем дополнительные кассеты в корпусе из термоизоляционного материала установлены в муфтах, оптические волокна с повышенной нелинейностью, циркуляторы и дифракционные брэгговские решетки с нелинейностью, циркуляторы и дифракционные брэгговские решетки с переменным периодом для компенсации дисперсии уложены в дополнительные кассеты в корпусе из термоизоляционного материала, первый вход циркулятора соединен с оптическим волокном одной строительной длины оптического кабеля, его второй вход через оптическое волокно с повышенной нелинейностью подключен к дифракционной брэгговской решетке с переменным периодом для компенсации дисперсии, а его третий вход соединен с оптическим волокном другой строительной длины оптического кабеля, при этом элементарная секция включает только одну муфту, в которой установлена дополнительная кассета в корпусе из термоизоляционного материала с оптическим волокном с повышенной нелинейностью, циркулятором и дифракционной брэгговской решеткой с переменным периодом для компенсации дисперсии, а мощность оптического излучения на выходе оптических усилителей, расстояние между оптическими усилителями и длина элементарной секции, параметры оптического волокна с повышенной нелинейностью и брэгговских дифракционных решеток с переменным периодом для компенсации дисперсии выбраны в зависимости от параметров оптических волокон строительных длин оптического кабеля так, что в линии передачи распространяются управляемые дисперсией солитоны.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области волоконно-оптической техники связи и может быть использовано при реконструкции протяженных волоконно-оптических линий передачи для увеличения их пропускной способности.

Известно устройство [1, 2] компенсации дисперсии оптических волокон, включающее волоконную решетку Брэгга с переменным периодом для компенсации дисперсии, оптический циркулятор, у которого первый выход соединен с входящим оптическим волокном линии передачи, второй выход подключен к волоконной решетке Брэгга с переменным периодом для компенсации дисперсии, а третий выход к исходящему оптическому волокну линии передачи. Данное устройство позволяет уменьшить суммарную хроматическая дисперсию волоконно-оптической линии передачи в целом. Однако, из-за действия факторов нелинейности, в частности, эффекта четырехволнового смешения, характерного для систем со спектральным разделением каналов, область применения данного способа и его возможности по увеличению пропускной способности волоконно-оптических линий передачи ограничены.

Известны устройства [3-7] для увеличения пропускной способности волоконно-оптической линии передачи, содержащие строительные длины оптического кабеля, оптические волокна которых соединены последовательно, оптические усилители последовательно включенные в оптические волокна линии передачи, при этом участки линии передачи, на которых проложены строительные длины оптического кабеля с оптическими волокнами с положительной хроматической дисперсией, чередуются с участками линии передачи, на которых проложены строительные длины оптического кабеля с оптическими волокнами с отрицательной хроматической дисперсией, и, при этом, расстояние между оптическими усилителями, период, с которым чередуются оптические волокна с положительной и отрицательной хроматической дисперсией, мощность оптического излучения на выходе оптических усилителей и параметры передачи оптических волокон выбраны так, что в линии передачи распространяются управляемые дисперсией солитоны. Влияние хроматической дисперсии и факторов нелинейности существенно снижается при использовании режима работы волоконно-оптической линии передачи, при котором в ней распространяются солитоны [3]. Для данных устройств период, с которым чередуются оптические волокна с положительной и отрицательной хроматической дисперсией, может существенно превышать расстояния между оптическими усилителями. Такой подход используется в основном для сверхпротяженных транснациональных волоконно-оптических линий связи. Он обеспечивает значительное увеличение протяженности регенерационных участков, однако длина усилительных участков при этом увеличивается незначительно, что ограничивает его применения для наземных волоконно-оптических линий передачи и, в частности, делает его экономически неэффективным для их реконструкции. Кроме того, реализация данного устройства при реконструкции линии передачи требует замены оптического волокна на участках секций, что, в свою очередь, требует замены строительных длин оптического кабеля и, как правило, связано с большим объемом земляных работ и существенными затратами. Это делает применение данного устройства для реконструкции линий передачи экономически неэффективным и, соответственно, ограничивает область его применения.

Известно устройство [8] для увеличения пропускной способности волоконно-оптической линии передачи, содержащее строительные длины оптического кабеля, оптические волокна которых соединены последовательно в муфтах, оптические усилители, последовательно включенные в оптические волокна, при этом расстояние между оптическими усилителями разбито на элементарные секции, каждая из которых включает участок линии передачи, на котором проложены строительные длины оптического кабеля с оптическими волокнами, хроматическая дисперсия которых положительна и больше среднего значения хроматической дисперсии линии передачи в целом, и участок линии передачи, на котором проложены строительные длины оптического кабеля с оптическими волокнами, хроматическая дисперсия которых отрицательна и меньше среднего значения хроматической дисперсии линии передачи в целом, среднее значение хроматической дисперсии линии передачи в целом лежит в области аномальной дисперсии, длина и хроматическая дисперсия оптических волокон на секции удовлетворяют условию:

где L_i, - длины участков элементарной секции, на которых, соответственно, оптическое волокно имеет дисперсию больше среднего значения дисперсии линии передачи в целом (L_i) и меньше среднего значения дисперсии линии передачи в целом ;

D_i, - значения дисперсии участков элементарной секции, на которых, соответственно, оптическое волокно имеет дисперсию больше среднего значения дисперсии линии передачи в целом (D_i ) и меньше среднего значения дисперсии линии передачи в целом ;

D_m - среднее значение хроматической дисперсии волоконно-оптической линии передачи в целом;

Z₀ - длина оптического солитона;

i - порядковый номер элементарной секции, -

а расстояние между оптическими усилителями, мощность оптического излучения на выходе оптических усилителей и параметры оптических волокон выбраны так, что в линии передачи распространяются управляемые дисперсией солитоны. Реализация данного устройства при реконструкции линии передачи требует замены оптического волокна на участках секций, что, в свою очередь, требует замены строительных длин оптического кабеля и, как правило, связано с большим объемом земляных работ и существенными затратами. Это делает применение данного устройства для реконструкции линий передачи экономически неэффективным и, соответственно, ограничивает область его применения.

Сущностью предполагаемого изобретения является расширение области применения.

Эта сущность достигается тем, что устройство для увеличения пропускной способности волоконно-оптической линии передачи, содержащее строительные длины оптического кабеля, оптические волокна которых соединены последовательно в муфтах, оптические усилители, последовательно включенные в оптические волокна, так, что расстояние между оптическими усилителями разбито на элементарные секции, а расстояние между оптическими усилителями и длина секций, мощность оптического излучения на выходе оптических усилителей, расстояние между оптическими усилителями и длина элементарной секции выбраны так, что в линии передачи распространяются управляемые дисперсией солитоны, и при этом, оптические волокна в строительных длинах оптического кабеля имеют хроматическую дисперсию одного знака, введены оптические волокна с повышенной нелинейностью, циркуляторы и дифракционные брэгговские решетки с переменным периодом для компенсации дисперсии, дополнительные кассеты в корпусе из термоизоляционного материала, причем дополнительные кассеты в корпусе из термоизоляционного материала установлены в муфтах, оптические волокна с повышенной нелинейностью, циркуляторы и дифракционные брэгговские решетки с переменным периодом для компенсации дисперсии уложены в дополнительные кассеты в корпусе из термоизоляционного материала, первый вход циркулятора соединен с оптическим волокном одной строительной длины оптического кабеля, его второй вход через оптическое волокно с повышенной нелинейностью подключен к дифракционной брэгговской решетке с переменным периодом для компенсации дисперсии, а его третий вход соединен с оптическим волокном другой строительной длины оптического кабеля, при этом элементарная секция включает только одну муфту, в которой установлена дополнительная кассета в корпусе из термоизоляционного материала с оптическим волокном с повышенной нелинейностью, циркулятором и дифракционной брэгговской решеткой с переменным периодом для компенсации дисперсии, а мощность оптического излучения на выходе оптических усилителей, расстояние между оптическими усилителями и длина элементарной секции, параметры оптического волокна с повышенной нелинейностью и брэгговских дифракционных решеток с переменным периодом для компенсации дисперсии выбраны в зависимости от параметров оптических волокон строительных длин оптического кабеля так, что в линии передачи распространяются управляемые дисперсией солитоны.

На чертеже представлена структурная схема устройства для увеличения пропускной способности волоконно-оптической линии передачи.

Устройство для увеличения пропускной способности волоконно-оптической линии передачи содержит строительные длины оптического кабеля 1, оптические волокна 2 которых соединены последовательно в муфтах 3, оптические усилители 4, последовательно включенные в оптические волокна 2, так, что расстояние между оптическими усилителями разбито на элементарные секции, оптические волокна 2 в строительных длинах оптического кабеля 1 имеют хроматическую дисперсию одного знака, введены оптические волокна с повышенной нелинейностью 5, циркуляторы 6 и дифракционные брэгговские решетки с перименным периодом для компенсации дисперсии 7, дополнительные кассеты в корпусе из термоизоляционного материала 8, которые установлены в муфтах 3. Оптические волокна с повышенной нелинейностью 5, циркуляторы 6 и дифракционные брэгговские решетки с перименным периодом для компенсации дисперсии 7 уложены в дополнительные кассеты из термоизоляционного материала 8, в которых первый вход циркулятора 6 соединен с оптическим волокном 2 одной строительной длины оптического кабеля 1, его второй вход через оптическое волокно с повышенной нелинейностью 5 подключен к дифракционной брэгговской решетке с перименным периодом для компенсации дисперсии 7, а его третий вход соединен с оптическим волокном 2 другой строительной длины оптического кабеля 1. При этом, элементарная секция включает только одну муфту 3, в которой установлена дополнительная кассета в корпусе из термоизоляционного материала 8 с оптическим волокном с повышенной нелинейностью 5, циркулятором 6 и дифракционной брэгговской решеткой с переменным периодом для компенсации дисперсии 7, а мощность оптического излучения на выходе оптических усилителей 4, расстояние между оптическими усилителями 4 и длина элементарной секции, а также параметры оптического волокна с повышенной нелинейностью 5 и брэгговских дифракционных решеток с переменным периодом для компенсации дисперсии 7 выбраны в зависимости от параметров оптических волокон 2 строительных длин оптического кабеля 1 так, что в линии передачи распространяются управляемые дисперсией солитоны.

Устройство работает следующим образом. За счет периодического включения оптических усилителей 4 и выбора их параметров регулируют распределение уровней оптической мощности сигнала вдоль волоконно-оптической линии передачи. За счет периодического включения дифракционных брэгговских решеток с переменным периодом для компенсации дисперсии 6 регулируют дисперсию волоконно-оптической линии передачи. Мощность оптического излучения на выходе оптических усилителей 4, расстояние между оптическими усилителями 4 и длина элементарной секции, параметры оптического волокна с повышенной нелинейностью 5 и брэгговских дифракционных решеток с переменным периодом для компенсации дисперсии 7 выбраны в зависимости от параметров оптических волокон 2 строительных длин оптического кабеля 1 так, что в линии передачи распространяются управляемые дисперсией солитоны, что и обеспечивает увеличение пропускной способности волоконно-оптической линии. Кассета в корпусе из термоизоляционного материала защищает оптическое волокно с повышенной нелинейностью, циркуляторы и дифракционные брэгговские решетки с переменным периодом для компенсации дисперсии от внешних воздействий.

Кассеты с оптическими волокнами с повышенной нелинейностью, циркуляторами и дифракционные брэгговские решетки с переменным периодом для компенсации дисперсии, включены периодически вдоль волоконно-оптической линии передачи только в муфтах, что в отличие от известного способа, которым является прототип, не требует прокладки оптического кабеля. В результате, существенно сокращается объем строительных работ и затраты, что позволяет использовать устройство для реконструкции волоконно-оптических линий передачи, введенных в эксплуатацию, и, как следствие, расширяет область его применения.

ЛИТЕРАТУРА

1. US 6137924

2. WO 2006065781

3. Кившарь Ю.С., Агравал Г.П. Оптические солитоны. От волоконных световодов к фотонным кристаллам. - М.: Физматлит, 2005. - 648 с.

4. US 2004067032

5. GB 2299473

6. US 5471333

7. WO 0038356

8. US 5764841