Оптическая DWDM платформа

Назначение и основные достоинства технологии WDM

Основное требование к компонентам систем DWDM Все оптические характеристики пассивных и активных компонентов сети – вносимые потери, потери на отражение, дисперсия, поляризационные эффекты и т.д. должны измеряться как функция длины волны во всем диапазоне длин волн, используемом для передачи в системе DWDM. Устройствам мультиплексирования и демультиплексирования предъявляются очень высокие требования, так как спектральные каналы в DWDM системе расположены очень близко друг к другу (50/100 ГГц). Для этого требуется тщательный выбор: - оптических передатчиков, - мультиплексоров, - демультиплексоров, - усилителей, - волокна.

КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМЫ DWDM 1. Оптические передатчики 2. Фотоприемники 3. Аттенюаторы 4. Коммутаторы 5. Устройства оптической кросс-коммутации OXC 6. Волновые разветвители 7. Устройства компенсации дисперсии 8. Мультиплексоры и демультиплексоры 9. Оптические мультиплексоры ввода/вывода каналов 10. Оптические усилители

1. Оптические передатчики DWDM Лазеры и интегральные микросхемы, модулирующие излучение, объединены в единый компактный модуль, что позволяет достичь больших частот модуляции и высокой надежности. Модуль является по сути электронно-оптическим преобразователем, в котором интенсивность выходного светового сигнала модулируется входным цифровым электрическим сигналом. Используются в эксплуатации оптические передающие модули, объединяющие в одном кристалле лазер, модулятор и полупроводниковый усилитель.

DFB-лазеры в системах DWDM В системах DWDM наиболее широко применяют DFB-лазеры, геометрия волновода обеспечивает высокую направленность и высокую степень поляризации выходного лазерного излучения. Дифракционная решетка выполнена на поверхности активной части кристалла лазера, что обеспечивает точный выбор длины волны лазерного излучения за счет оптической обратной связи. Стандартные длины волн передачи В системах WDM необходимо использовать стандартный набор частот генерации лазеров, для того, чтобы компоненты систем WDM были взаимозаменяемы и могли взаимодействовать между собой. Частотный план ITU – ν на основе базовой частоты ГГц. Стандартные частоты располагаются выше и ниже этой частоты с частотным интервалом в 50 ГГц или 100 ГГц. Для каждой частоты дана соответствующая длина волны λ (λ = c ν, c= м/с).

2. Фотоприемники DWDM Оптический фотоприемник преобразует входные оптические сигналы в электрические сигналы. Фотоприемник должен быть: - полностью совместим с передатчиком как по спектральной области чувствительности в пределах номинальных длин волн, - полностью совместим временным характеристикам модуляции излучения, - обладать устойчивостью к ошибкам, которые могут возникнуть в сигнале при прохождении других оптических компонентов. В качестве фотоприемников используется два типа фотодиодов: PIN - фотодиоды и лавинные фотодиоды APD (Avalanche Photodiode).

3. Аттенюаторы DWDM На выходе ОП часто устанавливают аттенюаторы, которые позволяют уменьшать выходную мощность ОП до уровня, соответствующего возможностям расположенных далее мультиплексоров и усилителей EDFA. 4. Коммутаторы DWDM В сетях WDM коммутаторы применяют для того, чтобы при возникновении неисправностей в сети направить сигнал по другому оптическому пути или через другую сеть.

5. Устройства оптической кросс-коммутации Использование микротехнологии и технологии на основе систем MEMS (Micro- Electro-Mechanical Systems) для перенаправления нескольких каналов позволяет разместить множество коммутирующих линз и микро зеркал вместе с их приводами на одном кремниевом кристалле. Устройства оптической кросс-коммутации могут иметь сотни портов, обладают низкими вносимыми потерями, очень высокой изоляцией каналов (до 80 дБ) и могут использоваться в широком диапазоне длин волн. Адресные устройства ввода/вывода каналов (Addressable Add/Drop Device) обеспечивают селективную маршрутизацию каналов в системах DWDM.

6. Волновые разветвители DWDM Волновые разветвители предназначены для выделения отдельные информационные каналы с заданной длиной волны. В первых системах DWDM волновые разветвители повсеместно использовались для разделения длин волн 1310 нм и 1550 нм, или для объединения сигнала накачки с длиной волны 980 нм или 1480 нм с входным сигналом с длиной волны 1550 нм в волокне, легированном эрбием, в усилителе EDFA. 7. Устройства компенсации дисперсии Устройства компенсации дисперсии DCD (Dispersion Compensation Devices) придают сигналу равную по величине, но противоположную по знаку дисперсию и восстанавливают первоначальную форму импульсов. Наиболее распространены два типа устройств DCD – волокна, компенсирующие дисперсию DCF (Dispersion Compensating Fibers) и решетки, компенсирующие дисперсию DCG (Dispersion Compensating Gratings).

8. Мультиплексоры и демультиплексоры DWDM В системах WDM основное внимание уделяется точности синхронизации приемника и передатчика, в частности подвергаются спектральные компоненты отдельных сигналов. Оптическое мультиплексирование и демультиплексирование основано на узкополосных фильтрах. Для фильтрации применяют следующие элементы: - тонкопленочные фильтры, - волоконные или объемные брэгговские дифракционные решетки, - сварные биконические волоконные разветвители, - фильтры на основе жидких кристаллов, - устройства интегральной оптики.

9. Оптические мультиплексоры ввода/вывода каналов Оптические мультиплексоры ввода/вывода каналов OADM (Optical Add/Drop Multiplexer), применяются для добавления в составной сигнал или выделения из него только один канал, не меняя при этом всю структуру сигнала. Сегодня на рынке есть разнообразные устройства, позволяющие добавлять и выделять каналы SDH из сетей WDM. Применяются мультиплексоры ввода/вывода, конфигурацию которых можно менять дистанционно.

10. Оптические усилители DWDM Усилители на волокне, легированном эрбием EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier) обеспечивают непосредственное усиление оптических сигналов, без их преобразования в электрические сигналы и обратно. Усилители EDFA обладают низким уровнем шумов, а их рабочий диапазон длин волн практически точно соответствует окну прозрачности кварцевого оптического волокна. В оптическом усилителе: - сигналы определенных длин волн могут усиливаться за счет энергии внешнего излучения накачки; - усиление происходит в достаточно узком диапазоне длин волн – примерно от 1525 нм до 1565 нм. В эти 40 нм умещается несколько десятков каналов DWDM.