Волоконно-оптическая система связи

 

Изобретение относится к системам волоконно-оптической связи с использованием нелинейных оптических эффектов усиления оптического сигнала, используемых , например, на линиях электропередач Цель - увеличение дальности связи в условиях действия интенсивных внешних электромагнитных полей. Волоконно-оптический кабель содержит центральное оптическое волокно 8, слой 9 прозрачного вещества, в котором расположены частицы 10 электролюминофора . В оптическом волокне используется прямое преобразование в излучение накачки энергии внешнего электромагнитного поля за счет нелинейных оптических эффектов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (53)s Н 04 В 10/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4808216/09 (22) 30.03.90 (46) 23.09.92. Бюл. N. 35 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики (72) З,А.Баскакова и А.П.Голиков (56) ЕПВ EP 0221711, кл. Н 04 B 9/00, 1986. (54) ВОЛОКОН Н О-ОПТИЧ ЕСКАЯ СИСТЕМА

СВЯЗИ (57) Изобретение относится к системам волоконно-оптической связи с использованием нелинейных оптических эффектов. Ж, „1764175 А1 усиления оптического сигнала, используемых, например, на линиях электропередач, Цель — увеличение дальности связи в условиях действия интенсивных внешних электромагнитных полей. Волоконно-оптический кабель содержит центральное оптическое волокно 8, слой 9 прозрачного вещества, в котором расположены частицы 10 электролюминофора. В оптическом волокне используется прямое преобразование в излучение накачки энергии внешнего электромагнитного поля за счет нелинейных оптических эффектов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1764175

Изобретение относится к области средств передачи оптических сигналов, в частности — волоконно-оптических систем связи, используемых, например, на линиях электропередачи.

Известны волоконно-оптические системы связи с использованием нелинейных оптических эффектов усиления, таких, например, как вынужденное комбинационное рассеяние (ВКР), иначе называемое Рамановским рассеянием, вынужденное рассеяние Мендельштама-Бриллюэна (ВРМБ), лазерный механизм усиления и т,п.

Действие этих эффектов заключается в том, что, независимо от конкретного механизма оптического эффекта, энергия излучения оптического сигнала внутри оптического волокна увеличивается за счет энергии дополнительного излучения накачки, подаваемого в то же волокно одновременно с излучением оптического сигнала, Увеличение энергии излучения сигнала приводит к полезному эффекту — увеличению дальности передачи оптического сигнала.

Известна волоконно-оптическая система связи с использованием нелинейных оптических эффектов усиления, содержащая волоконно-оптический кабель, имеющий оптическое волокно и оболочку, передатчик оптического сигнала, оптически связанный с входом оптического волокна, приемник оптического сигнала, подключенный к выходу оптического волокна, и источник излучения накачки, оптически связанный с оптическим волокном на некотором множестве точек волокна, расположенных между его входом и выходом. Распределенное по длине оптического волокна введение в него излучения накачки позволяет возбудить нелинейные эффекты усиления, не превысив при этом критических значений плотности энергии накачки, не допуская самовозбуждения, то есть перехода из режима усиления в режим генерации, в котором передача сигнала невозможна.

В известном устройстве используется в качестве источника излучения накачкй набор из большого количества отдельных излучателей, каждый из которых является автономным оптическим прибором, например — лазером, требующим автономного питания, индивидуального подключения к оптическому волокну, защиты от неблагоприятных воздействий и т,п. В результате увеличивается стоимость источника накачки, усложняется конструкция и удорожается монтаж и обслуживание системы связи, снижается ее надежность, и как следствие— уменьшается дальность передачи оптического сигнала.

30

35 риала, что и оптическое волокно, то есть

50

5

Целью изобретения является увеличение дальности связи в условиях действия интенсивных внешних электромагнитных полей, например, на линиях электропередачи.

Поставленная цель достигается за счет того, что в известной волоконно-оптической системе связи с использованием нелинейных оптических эффектов усиления, включающей волоконно-оптический кабель, содержащий оптическое волокно с оболочкой передатчик оптического волокна, приемник оптического сигнала, вход которого соединен с выходом оптического волокна, и источник излучения накачки, оптически связанный с оптическим волокном на множестве точек оптического волокна между его входом и выходом, источник излучения накачки выполнен в виде слоя прозрачного вещества, содержащего электролюминофор, спектр люминесценции которого расположен в области частот 1 : дv ди

v< — ve — — < v v< — vs + — где v — ча1 с стота несущей оптического сигнала, г%— стоксов сдвиг частоты для одного из нелинейных оптических эффектов усиления, например ВРМБ, hv — ширина полосы частот усиления. Упомянутый слой прлозрачного вещества, содержащий электролюминофор, может быть выполнен цилиндрическим и введен между оптическим волокном и оболочкой волоконно-оптического кабеля. Этот слой может быть выполнен из того же матепредставлять собой наружный слой этого волокна.

Пример реализации предложенной волоконно-оптической системы связи схематически изображен на фиг. 1; волоконно-оптический кабель в разрезе — на фиг. 2.

Волоконно-оптическая система связи содержит волоконно-оптический кабель 1, подвешенный к токонесущему проводу 2, размещенному на опорах 3 линии электропередачи. Вход 4 волоконно-оптического кабеля оптически связан с передатчиком 5 оптического сигнала, к выходу 6 этого кабеля подключен приемник 7 оптического сигнала. Волоконно-оптический кабель 1 состоит из центрального оптического вещества, например — пластмассы,.в которую при изготовлении кабеля были введены частицы

10 электролюминофора, распределенные в обьеме прозрачного вещества. Возможен вариант изготовления кабеля 1, в котором частицы 10 электролюминофора вводятся не в пластмассовую оболочку 9, а непосред1764175 ственно в поверхностный слой оптического волокна 8. Волокно 8 с пластиковым слоем

9 заключены в защитную оболочку 11 волоконно-оптического кабеля 1.

Заявляемая волоконно-оптическая система связи работает следующим образом: электромагнитное поле рассеяния токонесущего привода 2, размещенного на опорах

3 линии электропередачи, проникает внутрь волоконно-оптического кабеля 1 и возбуждает люминесценцию частиц 10 электролюминофора, содержащихся в слое 9.

Излучение, испущенное частицами 10 люминофора, поступает в оптическое волокно

8 через его боковую поверхность, При этом поле излучения накачки содержит кванты, частота м которых удовлетворяет условию

Bv . Ov с б 2 с стота сигнала, ю ц — величина стоксова сдвига для выбранного нелинейного оптического эффекта, д v — ширина линии этого эффекта. При прохождении по волокну 8 оптического сигнала частоты, поступающего от передатчика 5 на вход 4, кванты излучения сигнала взаимодействуют с квантами излучения накачки из указанного частотного диапазона, в результате вынужденного характера этого эффекта происходит усиление потока оптического сигнала за счет энерегии поля излучения накачки. Усиление оптического сигнала действует противоположно его естественному ослаблению из-за поглощения s волокне 8, отчего сигнал, поступающий с выхода 6 в приемник 7, возрастает, что позволяет обеспечить требуемое расстояние между передатчиком 5 и приемником

7 при более простой конструкции волоконно-оптической системы связи.

Для нелинейных эффектов усиления типа ВРМБ возможно их применение в двух вариантах: как с понижением частоты сигнала v< относительно частоты накачки v (стоксов механизм), так и с повышение частоты (антистоксов механизм). B этом случае наряду или вместо условия дм Bv ус — 1 6 — < v < vñ — я + —, 2 2 допускается условие для спектра люминесценции

Ov ди

vс —

2 2

Предложенная волоконно-оптическая система связи выгодно отличается от прототипа своей конструктивной простотой. Использование люминофора, производящего прямое преобразование бесплатной энер55

Ю

2. Система связи по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что слой прозрачного вещества, содержащий электролюминофор, выполнен цилиндрическим и введен между оптическим волокном и оболочкой волоконно-оптического кабеля. гии поля рассеяния линии электропередачи в излучение накачки в заданном частотном диапазоне, позволяет выполнить источник излучения накачки в виде слоя 9, содержа5 щего люминофор и входящего в состав оптического кабеля 1. Отсутствуют отдельно выполненные источники накачки, например лазеры, как в прототипе, не требуется их автономное питание, подключение к опти10 ческому волокну, например, как в прототипе — через направленные ответвители. Возможность заводского изготовления волоконно-оптического кабеля с встроенными источником накачки делает систему связи

15 более технологичной, Не требуются монтажные, регламентные, профилактические и ремонтные работы на источниках кзлучепия накачки. Система связи становится более надежной, В результате достигается увели20 чение дальности связи в условиях действия интенсивных внешних электромагнитных полей, например — на линиях электропередачи.

Формула изобретения

25 1, Волоконно-оптическая система связи, включающая волоконно-оптический кабель, содержащий волокно с оболочкой, передатчик оптического сигнала, выход которого соединен с входом оптического во30 .локна, приемник оптического сигнала, вход которого соединен с выходом оптического волокна, и источник излучения накачки, оптически связанный с оптическим волокном на множестве точек оптического волокна

35 между его входом и выходом, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью увеличения дальности связи в условиях действия интенсивных внешних электромагнитных полей, источник излучения накачки выполнен в ви40 де слоя прозрачного вещества, содержащего электрол юминофор, спектр люминосценции которого расположен в области частот v

Ov, Ду

45 2 2

Vc — V|; — —

1764175

Составитель А. Голиков

Техред М,Моргентал Корректор А,Долинич

Редактор О.Стенина.

Заказ3464 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

3. Система по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что слой прозрачного вещества, содержащий злектролюминофор, выполнен из материала, идентичного материала оптического волокна.