Способ компенсации дисперсии маломодовой волоконно-оптической линии связи

Авторы патента:

G02B6/268 - Световоды; конструктивные элементы устройств, содержащих световоды и другие оптические элементы, например соединения

G02B6/26 - оптические средства соединения (G02B 6/36,G02B 6/42 имеют преимущество)

Владельцы патента RU 2762850:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (RU)

Изобретение относится к волоконно-оптической технике связи и может быть использовано для компенсации дисперсии маломодовой волоконно-оптической линии связи. Согласно способу компенсации дисперсии маломодовой волоконно-оптической линии связи в волоконно-оптическую линию связи периодически на ее длине включают линейные оптические усилители, на которых включают оптическое волокно, компенсирующее хроматическую дисперсию. При этом между каскадами линейных оптических усилителей в маломодовое оптическое волокно последовательно включают модовый демультиплексор и модовый мультиплексор, выходы модового демультиплексора соединяют с соответствующими входами модового мультиплексора через последовательное соединение оптических волокон с положительной и отрицательной хроматической дисперсией для соответствующей моды в рабочем диапазоне длин волн, причем длины этих оптических волокон, их параметры и расстояния между линейными оптическими усилителями выбирают из условия минимизации дифференциальной модовой задержки, хроматической дисперсии и потерь на рабочих модах на усилительном участке на выходе линейного оптического усилителя. Изобретение позволяет увеличить динамический диапазон для маломодовой волоконно-оптической линии связи и снизить требования к вычислительным ресурсам на приеме в конце регенерационного участка. 1 ил.

Изобретение относится к волоконно-оптической технике связи и может быть использовано для компенсации дисперсии маломодовой волоконно-оптической линии связи.

Известен способ [1-3] компенсации дисперсии маломодовой волоконно-оптической линии связи, заключающиеся в том, что в маломодовое оптическое волокно линии связи последовательно включают модовый демультиплексор и модовый мультиплексор, выходы модового демультиплексора через одномодовые оптические волокна соединяют с соответствующими входами модового мультиплексора, длины одномодовых оптических волокон, соединяющих выходы модового демультиплексора со входами модового мультиплексора, выбирают из условия минимизации дифференциальной модовой задержки, а хроматическую дисперсию компенсируют на приеме в конце линии связи. Поскольку компенсация дифференциальной модовой задержки и хроматической дисперсии осуществляется только по концам линии накопленные на длине линии дифференциальная модовая задержка и хроматическая дисперсия достигают значительных абсолютных величин. Как следствие, совместное действие факторов нелинейности и хроматической дисперсии не приводит к взаимной компенсации, что существенно снижает динамический диапазон линии связи. А большая дифференциальная модовая задержка требует значительных вычислительных ресурсов для совместной обработки модовых каналов по технологии MIMO.

Существенно снизить требования к вычислительным ресурсам на приеме позволяет распределение устройств компенсации дифференциальной модовой задержки вдоль линии [2 - 8]. Однако для этих способов компенсация хроматической дисперсии также осуществляется только в конце линии, что ограничивает динамический диапазон для линии связи.

Увеличить динамический диапазон для волоконно-оптической линии связи позволяют способы [7-14] управления солитонами волоконно-оптической линии связи, заключающиеся в том, что в линии передачи обеспечивают квазисолитонный режим распространения оптических импульсов с управлением дисперсией. Для этого в волоконно-оптической линии передачи периодически включают оптические усилители и регулируют хроматическую дисперсию линии передачи. Волоконно-оптическая линия передачи с «регулируемой дисперсией» - это линия передачи, содержащая оптическое волокно с положительной дисперсионной характеристикой, а также волокно с отрицательной дисперсионной характеристикой, в которой полная дисперсия близка к нулю [12]. При этом параметры сигнала, параметры оптических усилителей и расстояния между ними, период изменения дисперсии и параметры оптических волокон линии связи выбирают так, чтобы в волоконно-оптической линии связи выполнялись условия близкие к условиям распространения солитонов. Данный способ предназначен для одномодовых волоконно-оптических линий связи. Для применения данного способа на маломодовых волоконно-оптических линиях связи необходимо разработать маломодовые оптические волокна для компенсации хроматической дисперсии на рабочих модах в рабочем диапазоне частот, что достаточно проблематично.

Известен способ компенсации хроматической дисперсии [15], заключающийся в том, что в волоконно-оптическую линию связи периодически на ее длине включают линейные оптические усилители, между каскадами линейных оптических усилителей включают компенсирующее оптическое волокно, хроматическая дисперсия которого в рабочем диапазоне длин волн имеет знак, противоположный знаку хроматической дисперсии линейного оптического волокна, и при этом, параметры фундаментальной моды компенсирующего оптического волокна в рабочем диапазоне длин волн и его длина, параметры сигнала и расстояния между усилителями выбираются так, чтобы обеспечить квазисолитонный режим передачи оптических импульсов в волоконно-оптической линии связи для фундаментальной моды в рабочем диапазоне длин волн. Данный способ не предназначен для компенсации дисперсии маломодовой волоконно-оптической линии связи.

Сущностью предлагаемого изобретения является расширение области применения.

Эта сущность достигается тем, что согласно способу компенсации дисперсии маломодовой волоконно-оптической линии связи в волоконно-оптическую линию связи периодически на ее длине включают линейные оптические усилители, на которых включают оптическое волокно, компенсирующее хроматическую дисперсию, при этом между каскадами линейных оптических усилителей в маломодовое оптическое волокно последовательно включают модовый демультиплексор и модовый мультиплексор, выходы модового демультиплексора соединяют с соответствующими входами модового мультиплексора через последовательное соединение оптических волокон с положительной и отрицательной хроматической дисперсией для соответствующей моды в рабочем диапазоне длин волн, причем длины этих оптических волокон, их параметры и расстояния между линейными оптическими усилителями выбирают из условия минимизации дифференциальной модовой задержки, хроматической дисперсии и потерь на рабочих модах на усилительном участке на выходе линейного оптического усилителя.

На фиг.1 приведена схема варианта реализации заявляемого способа. Устройство включает регенерационный участок маломодовой волоконно-оптическую линию связи 1 с маломодовым оптическим волокном 2 и регенераторами 3 на ее входе и выходе, линейные оптические усилители 4 с первым 5 и вторым 6 каскадами линейного оптического усилителя, модовые мультиплексоры 7 и модовые демультиплексоры 8, обеспечивающие мультиплексирование и демультиплексирование мод LP₀₁, LP_11a и LP_11b маломодовой линии связи 1, одномодовые компенсирующие оптические волокна 9, с положительной хроматической дисперсией для мод LP₀₁, LP_11a и LP_11b маломодовой линии связи 1, соответственно, и компенсирующие одномодовые оптические волокна 10, с отрицательной хроматической дисперсией для мод LP₀₁, LP_11a и LP_11b маломодовой линии связи 1, соответственно. Линейные оптические усилители 4 размещены на маломодовой волоконно-оптической линии связи 1 периодически, через заданные расстояния, и включены последовательно в разрез маломодового оптического волокна 2 маломодовой волоконно-оптической линии связи 1. Выход первого каскада 5 линейного оптического усилителя 4 соединен через маломодовое оптическое волокно 2 со входом модового демультиплексора 8, на выходах которого выделяются моды LP₀₁, LP_11a и LP_11b маломодовой линии связи 1, соответственно. Выходы модового демультиплексора соединены через последовательно соединенные компенсирующие одномодовые оптические волокна 9 и 10 с соответствующими входами модового мультиплексора 7, который объединяет поданные на его входы моды LP₀₁, LP_11a и LP_11b маломодовой линии связи 1 в маломодовом оптическом волокне 2 на его выходе. Поскольку длины компенсирующих одномодовых оптических волокон 9 и 10 и их параметры, а также и расстояния между линейными оптическими усилителями 4 выбираны из условия минимизации дифференциальной модовой задержки, хроматической дисперсии и потерь на рабочих модах на усилительном участке на выходе линейного оптического усилителя 4, имеет место компенсация дисперсии на каждом усилительном участке и на регенерационном участке 1 маломодовой волоконно-оптической линии связи 2 в целом.

В отличие от известного способа, которым является прототип, в предлагаемом способе модовая задержка и хроматическая дисперсия на усилительном маломодовой волоконно-оптической линии связи компенсируются одномодовыми компенсирующими оптическими волокнами отдельно для каждой из мод маломодовой волоконно-оптической линии связи. Это позволяет увеличить динамический диапазон для маломодовой волоконно-оптической линии связи и снизить требования к вычислительным ресурсам на приеме в конце регенерационного участка. А это, в свою очередь, расширяет область применения предлагаемого способа по сравнению с прототипом.

ЛИТЕРАТУРА

1. Weerdenburg J., Rommel S., et al. Chromatic Dispersion Analysis and Compensation in a Large Core-Count Few-Mode Multi-Core Fiber Based on Optical Vector Network Analysis// Proceedings of OFC 2019, M1E.2.pdf (2019).

2. Ye F., Warm S., Petermann K. Differential Mode Delay Management in Spliced Multimode Fiber Transmission Systems// OFC/NFOEC Technical Digest, OM3B.3.pdf (2013).

3. Maruyama R., Kuwaki N., Matsuo S., Ohashi M. Two mode optical fibers with low and flattened differential modal delay suitable for WDM MIMO combined system// Optics Express, v.22(12), pp. 14311- 14321(2014).

4. Rademacher G., Warm S., Petermann K. Nonlinear interaction in differential mode delay managed mode-division multiplexed transmission systems// Optics Express, v.23(1), pp. 55-60 (2015).

5. Arık S.O., Keang-Po Ho, Kahn J.M. Delay Spread Reduction in Mode-Division Multiplexing: Mode Coupling Versus Delay Compensation// J. of Lightwave Technology, v.33(21), pp. 4504 - 4512 (2015).

6. Arık S.O., Keang-Po Ho, Kahn J.M. Group Delay Management and Multiinput Multioutput Signal Processing in Mode-Division Multiplexing Systems// J. of Lightwave Technology, v.34(11), pp. 2867- 2880 (2016).

7. EP 3110041.

8. US 2013/0216181.

9. GB 2299473.

10. US 5471333.

11. WO 0038356.

12. RU 2173940.

13. RU 2470461.

14. US 5764841.

15. US 5539563.

Способ компенсации дисперсии маломодовой волоконно-оптической линии связи, заключающийся в том, что в волоконно-оптическую линию связи периодически на ее длине включают линейные оптические усилители, на которых включают оптическое волокно, компенсирующее хроматическую дисперсию, отличающийся тем, что между каскадами линейных оптических усилителей в маломодовое оптическое волокно последовательно включают модовый демультиплексор и модовый мультиплексор, выходы модового демультиплексора соединяют с соответствующими входами модового мультиплексора через последовательное соединение оптических волокон с положительной и отрицательной хроматической дисперсией для соответствующей моды в рабочем диапазоне длин волн, причем длины этих оптических волокон, их параметры и расстояния между линейными оптическими усилителями выбирают из условия минимизации дифференциальной модовой задержки, хроматической дисперсии и потерь на рабочих модах на усилительном участке на выходе линейного оптического усилителя.

Изобретение относится к области передачи сигналов и может быть использовано для передачи аналогового сигнала по оптоволокну. Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение динамического диапазона передаваемого сигнала.

Халькогенидные композиции для оптических волокон и других систем // 2757886

Изобретение относится к композициям для оптических волокон и других систем, которые передают свет в ближнем, среднем и/или дальнем диапазонах инфракрасного спектра, таких как, например, диапазон длин волн от 1,5 до 14 μм. Оптические волокна содержат халькогенидную композицию светопередающего сердечника и композицию оболочки.

Оптическое волокно // 2756680

Изобретение относится к оптическому волокну. Техническим результатом является снижение оптических потерь и устойчивость к затуханию.

Терагерцовый кристалл // 2756582

Изобретение относится к терагерцовым (ТГц) материалам прозрачным в видимом, инфракрасном (0,5 – 50,0 мкм), терагерцовом и миллиметровом диапазонах – 0,05 – 10,0 ТГц, что соответствует длинам волн 6000,0 – 30,0 мкм. Терагерцовый кристалл согласно изобретению характеризуется тем, что он выполнен на основе хлорида и бромида серебра, и дополнительно содержит твердый раствор бромида-иодида одновалентного таллия (TlBr0,46I0,54) при следующем соотношении компонентов, мас.%:Хлорид серебра – 5,0 – 20,0;Бромид серебра – 60,0 – 75,0;Твердый раствор (TlBr0,46I0,54) – 35,0 – 5,0.Изобретение позволяет получить кристаллы с негигроскопичными и высокопластичными свойствами, прозрачные в терагерцовом, миллиметровом, видимом и инфракрасном спектральном диапазонах, причем в диапазоне от 7,0 до 10,0 ТГц кристаллы обладают оптической прозрачностью до 78%, что соответствует теоретическому пропусканию..

Терагерцовый кристалл // 2756581

Изобретение относится к терагерцовым (ТГц) материалам, используемым в производстве терагерцовой оптики. Терагерцовый кристалл согласно изобретению характеризуется тем, что выполнен на основе однофазных твердых растворов системы AgCl – AgBr – TlI и содержит хлорид, бромид серебра и иодид одновалентного таллия при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: хлорид серебра – 5,0–10,0; бромид серебра – 70,0–85,0; иодид одновалентного таллия – 25,0–5,0.

Терагерцовый кристалл // 2756580

Изобретение относится к терагерцовым (ТГц) материалам, а именно к кристаллам востребованных для применения в медицине, фармацевтике, таможенном дистанционном контроле и в других областях. Терагерцовый кристалл согласно изобретению характеризуется тем, что выполнен на основе однофазных твердых растворов системы AgCl - AgBr, содержит хлорида и бромида серебра при следующем соотношении ингредиентов, мас.

Терагерцовый кристалл // 2756068

Изобретение относится к терагерцовым (ТГц) материалам, конкретно к ТГц кристаллам, из которых изготавливают окна, линзы, пленки и оптические системы для работы в терагерцовом, миллимитровом, инфракрасном и видимом спектральном диапазонах, кристаллы нетоксичны, поэтому оптические изделия, изготовленные на их основе найдут широкое применение в медицине, фармацевтике и других областях народного хозяйства.

Нечувствительное к потерям на изгибах одномодовое волокно с мелкой канавкой и соответствующая оптическая система // 2755736

Нечувствительное к потерям на изгибах одномодовое оптическое волокно имеет диаметр модового поля больше чем или равный 9,0 мкм при длине волны 1310 нм, профиль показателя преломления сердцевины имеет трапецеидальную форму. Центральная часть сердцевины имеет радиус r0 и показатель n0 преломления, а переходный участок трапецеидального профиля показателя преломления сердцевины находится в пределах от радиуса r0 до радиуса r1>r0 при трапецеидальном отношении r0/r1 радиуса r0 центральной части сердцевины к радиусу r1 переходного участка от 0,1 до 0,6.

Терагерцовый полимерный волновод // 2754713

Изобретение относится к области терагерцовой оптики, в частности к волноводам. Терагерцовый полимерный волновод, содержащий опорную диэлектрическую трубу цилиндрической формы, опорная труба изготовлена из полимерного материала, другая труба из такого же материала, стенки которой имеют, по меньшей мере, три равноудаленных гофра полукруглой формы в продольном к центральной оси направлении, вставлена внутрь опорной трубы, причем острийные части границы между двумя соседними гофрами плотно упираются к внутренней поверхности трубы, где гофрированная форма стенок трубы создает в своей внутренней части волноводную сердцевину с границей, которая представляет собой поверхность с отрицательной кривизной.

Способ подстройки интегрально-оптического интерферометра маха-цендера // 2754205

Изобретение относится к области интегральной оптики, а точнее к способам точной подстройки контраста интегрально-оптических интерферометров Маха-Цендера. Способ подстройки интегрально-оптического интерферометра Маха-Цендера включает предварительное формирование на поверхности волноводов в обоих плечах интерферометра областей металлизации, подачу на вход интерферометра рабочего оптического излучения, выбор для подстройки интенсивности плеча интерферометра путем воздействия на области металлизации пятном корректирующего лазерного излучения диаметром 5-10 мкм и интенсивностью от 103 Вт/мм2 до изменения величины сигнала рабочего оптического излучения на выходе интерферометра, воздействие на выбранный для подстройки участок плеча интерферометра в области металлизации пятном корректирующего лазерного излучения до момента достижения заданной величины контраста интерферометра.

Вращающийся оптический соединитель // 2712772

Изобретение относится к области связи и может быть использовано в волоконно-оптических линиях с целью передачи информации с вращающихся объектов или к вращающимся объектам. Вращающийся оптический соединитель выполнен в виде корпуса, с двух сторон которого установлены два узла с проходящими внутри них двумя ферулами, один из узлов представляет собой ротор в виде вала с отверстием вдоль его оси, в котором установлена ферула в оправке с заделанным в ней оптическим кабелем, а другой узел представляет собой статорный узел, выполненный в виде сборки, содержащей ферулу в оправке, пружину, вкладыш, центрирующую обечайку, втулку статора и кабель, оптическое волокно которого заделано в феруле, внешней оболочкой кабель закреплен во втулке статора, а участок кабеля до ферулы, демпфирующий температурные и динамические деформации элементов соединителя при его работе, выполнен со снятой верхней оболочкой до полимерного покрытия волокна.