POLITECHNIKA LUBELSKA

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY

Andrzej Szyszkiewicz

Praca dyplomowa magisterska

Analiza metod zwielokrotnienia optycznego w systemach transmisji światłowodowej

Promotor:

dr inż.

Jacek Zientkiewicz

Lublin, 1999

1. Wstęp

1. Wstęp

Zwielokrotnienie jest techniką, która umożliwia transmisję pewnej liczby podobnych sygnałów jednym kanałem transmisyjnym, gdy to się odbywa na drodze optycznej nazywamy to zwielokrotnieniem optycznym [1].

Zwielokrotnienie zwiększa pojemność systemu transmisyjnego i elastyczność sieci przez wykorzystanie potencjalnych możliwości oferowanych przez bardzo szerokie pasmo światłowodu. W takim układzie pewna liczba kanałów może ze sobą sąsiadować, tworząc w ten sposób system transmisyjny o dużej pojemności [2].

Koncepcja ta pojawiła się w roku 1970 jak to wynika z doniesienia [2]. Ówczesne badania skoncentrowane były na praktycznym zastosowaniu metody zwielokrotnienia w systemach transmisyjnych. Systemy które, wówczas istniały były bardzo proste, mało rozbudowane zawierające elementy o małej skali integracji. Przyrządy stosowane w tych systemach a mianowicie: układy nadawcze, przetwarzające czyli multipleksery i demultipleksery oraz układy detekcyjne były słabo rozwinięte. W ówczesnych systemach przy k-krotnym zwiększeniu pojemności (czyli k-krotnym zwielokrotnieniu) i przy porównywalnych parametrach systemu należało by k-krotnie zwiększyć liczbę regeneratorów (więc z punktu handlowego nie to było korzystne). Jednak jeśli uwzględnimy najnowsze osiągnięcia w dziedzinie techniki wzmacniaczy optycznych to zaczyna wyglądać na to, że złożony zespół regeneratorów może być zastąpiony wzmacniaczem optycznym. W ten sposób otwiera się droga do ogromnego zwiększenia pojemności istniejących lub nowo powstałych traktów. Obecne systemy światłowodowe są bardziej; złożone wykorzystują one nowe bardziej skomplikowane elementy i podzespoły dla torów światłowodowych oraz nowe przyrządy optoelektroniczne i nowe techniki przetwarzania w przyrządach optycznych.

W obecnym stanie techniki możemy wyróżnić następujące systemy zwielokrotnienia:

WDM - zwielokrotnienie z podziałem falowym

FDM - zwielokrotnienie z podziałem częstotliwościowym

TDM - elektroniczne zwielokrotnienie z podziałem czasu

OTDM - optyczne zwielokrotnienie z podziałem czasu

SCM - zwielokrotnienie podnośnej

CDM- elektroniczne zwielokrotnienie kodowe

OCDM- optyczne zwielokrotnienie kodowe

Systemy WDM i FDM wykorzystują wiele kanałów optycznych, które są jednocześnie transmitowane tym samym światłowodem na różnych długościach fali lub różnych częstotliwościach. W ten sposób można znacznie zwiększyć przepływność informacyjną światłowodu przez lepsze wykorzystanie zakresu długości fal, na których światłowód ma niewielkie tłumienie. Systemy te oferują wiele niezależnych od siebie kanałów, których każdy może mieć inny format transmisyjny. Tak więc sygnały synchroniczne, asynchroniczne i analogowe mogą być przenoszone w jednym systemie bez potrzeby wprowadzania wspólnej struktury sygnału. Systemy WDM i FDM są wykorzystywane do sprzęgania dalekosiężnych systemów o dużej przepływności

Systemy TDM, OTDM, SCM, CDM, OCDM oferują nam następujące możliwości:

SCM daje możliwość budowy szerokopasmowych systemów transmisyjnych mogących łączyć sygnały analogowe i cyfrowe

OTDM jest używana do przesyłania informacji cyfrowych jednak w tym systemie wykorzystywany jest tylko jeden nadajnik i odbiornik.

Te systemy na ogół są wykorzystywane przez komunikację cyfrową (która to jest odporna na zakłócenia), przykładem zastosowania jest telefonia komórkowa.

W tych rozważaniach zajmę się tylko niektórymi rozwiązaniami a będą nimi:

WDM - zwielokrotnienie z podziałem falowym

FDM - zwielokrotnienie z podziałem częstotliwościowym

OTDM - optyczne zwielokrotnienie z podziałem czasu

SCM - zwielokrotnienie podnośnej

OCDM- optyczne zwielokrotnienie kodowe

Celem niniejszej pracy jest przegląd i analiza porównawcza metod zwielokrotniania optycznego stosowanego w systemach światłowodowych.

2. Analiza systemów zwielokrotnienia

2.1. System z optycznym podziałem długości fali ( WDM )

Transmisja w systemach z multipleksacją falową polega na przesyle wielu kanałów optycznych na różnych długościach fali, które są jednocześnie przesyłane tym samym światłowodem umożliwiając niezależną transmisję w tym samym czasie. Zasadę działania techniki WDM ilustruje rys. 2.1. [3].

Rys. 2. 1. Zasada działania multipleksacji z podziałem falowym

Pasmo światłowodu jest współdzielone przez różne odseparowane od siebie kanały o długościach fali odpowiednio λ₁,λ₂,....,λ_N. Pasma w poszczególnych kanałach mogą być dobierane dowolnie pod warunkiem dopasowania do określonej szybkości bitowej i spełnienia ograniczeń dotyczących separacji kanałów. Typowy odstęp międzykanałowy dla systemów WDM wynosi ok. 1 nm [1]. Najprostszym rodzajem zwielokrotnienia WDM jest multipleksacja dwóch długości fali: 1310 nm oraz 1550 nm. Pozwala ona na podwojenie przepustowości linii transmisyjnej. Obecnie w dużym stadium zaawansowania jest zwielokrotnienie WDM, w którym wykorzystuje się wiele kanałów optycznych w jednym oknie transmisyjnym (zwykle 1550 nm). Ten sposób multipleksacji określany bywa często jako tzw. gęste zwielokrotnienie długości fali DWDM. Odstęp międzykanałowy dla systemów DWDM zawiera się w granicach od 0,1 nm do 1 nm [1].

Systemy WDM możemy najogólniej podzielić na wąskopasmowe (selektywne) i szerokopasmowe. Zasada pracy obu rodzajów systemów i ogólne schematy blokowe przedstawione zostały na rys. 2.2. [1].

Rys. 2.2. Zasada multipleksacji: a) selektywnej, b) szerokopasmowej

Zasada pracy obu rodzajów systemów jest podobna. Sygnały pochodzące z różnych nadajników pracujących na różnych długościach fali są multipleksowane na sposób selektywny bądź szerokopasmowy, a następnie wprowadzane do światłowodu, którym są dalej transmitowane. Urządzeniami, które zwykle wykorzystuje się do multipleksacji i demultipleksacji wąskopasmowej są siatki dyfrakcyjne, filtry interferencyjne i sprzęgacze selektywne. W systemie szerokopasmowym do tego celu służą światłowodowe i planarne sprzęgacze o wielu portach.

W przypadku multipleksacji i demultipleksacji selektywnej moc każdego z nadajników przechodzi do światłowodu transmisyjnego jedynie z niewielkimi stratami spowodowanymi tłumieniem użytego multipleksera. Moc sygnału jest więc w światłowodzie równa w przybliżeniu sumie mocy wszystkich nadajników:

(2.1)

W odbiorniku moc dzielona jest przez selektywny demultiplekser pomiędzy poszczególne kanały. Widać zatem, że cała moc optyczna na danej długości fali kierowana jest wzdłuż żądanej drogi, a co za tym idzie straty nie zależą od liczby kanałów, ale od tłumienia elementów selektywnych użytych w systemie.

Z multiplekserami w postaci siatek dyfrakcyjnych pasma kanałów są rzędu 1...2 nm, a z filtrami interferencyjnymi około 5 nm, ale trudno jest uzyskać tą techniką stabilne multipleksery o pasmach poniżej 1 nm w jednym kanale.

Szerokopasmowa multipleksacja polega po prostu na dodawaniu mocy sygnałów o różnych długościach fal w szerokopasmowym sprzęgaczu gwiazdowym. Jeśli mamy sprzęgacz o N wejściach i N wyjściach, to moc na każdym z wyjść będzie wyrażać się zależnością:

(2.2)

Moc sygnału danego kanału w światłowodzie transmisyjnym jest więc odwrotnie proporcjonalna do liczby kanałów N. Po transmisji sygnał jest ponownie rozdzielany w sposób szerokopasmowy na N odbiorników. Do każdego odbiornika dochodzą wszystkie kanały, a ich moc bez uwzględnienia strat transmisyjnych wynosi:

(2.3)

Wyboru kanału w odbiorniku dokonujemy poprzez dostrojenie filtru środkowo przepustowego do żądanej długości fali. Pasmo przepustowe sprzęgacza o wielu portach i płaskiej charakterystyce częstotliwościowej może osiągać 400 nm, co daje dużą swobodę wyboru długości fali w danym oknie transmisyjnym światłowodu jednomodowego. Największą wadą zwielokrotniania szerokopasmowego są duże straty mocy zależne od liczby kanałów. Wynoszą one 20 logN [dB]. Dla pokrycia tych strat konieczne jest stosowanie wzmacniaczy optycznych. Oprócz wad związanych z przesyłem i rozdziałem mocy systemy szerokopasmowe posiadają jednak niewątpliwe zalety:

• wykazują większą elastyczność w porównaniu z systemami selektywnymi, co objawia się możliwością przełączania źródeł światła oraz możliwością wyboru długości fali niezależnie przez każdy z odbiorników, długość światła w nadajniku musi być dopasowana jedynie do filtru w odbiorniku, a więc tolerancje długości fal są tu większe niż w metodzie selektywnej.

• jest znacznie łatwiejsza niż w systemie selektywnym zmiana długości fali na jakiej pracują lasery nadawcze, ponieważ wymaga to tylko przestrojenia odpowiednich filtrów w odbiornikach, podczas gdy w systemach wąskopasmowych konieczna jest wymiana całych multiplekserów i demultiplekserów.

• rozdział mocy sygnałów wejściowych pomiędzy wszystkie wyjścia nie musi być wadą w sieciach, w których dokonuje się dystrybucji sygnałów (np. telewizyjnych).

• linie widmowe źródeł mogą być położone bardzo blisko siebie bez ustalonych tolerancji, jeśli w odbiorniku umieszczony jest układ śledzący ze strojonym filtrem o bardzo wąskim paśmie.

W tym ostatnim przypadku odstęp między kanałami zależy od stromości charakterystyki przepustowej filtru i od dopuszczalnej wielkości przesłuchu. Jako filtry wykorzystuje się tutaj rezonatory Fabry-Perot, strojone optycznie wzmacniacze półprzewodnikowe, i odbiorniki heterodynowe. Filtry Fabry-Perot maja na przykład pasmo przepustowe rzędu 0,1...10 nm, a optyczne wzmacniacze półprzewodnikowe i odbiorniki heterodynowe rozróżniają kanały oddalone od siebie o pojedyncze GHz. Przy tak małym oddaleniu kanałów konieczna jest stabilizacja częstotliwości pracy lasera.

Obecnie dostępne są na rynku systemy WDM, które umożliwiają 4-, 8-, 16-, a nawet 32- krotne zwielokrotnienie sygnałów o przepływności 2,5 Gbit/s (STM-16) [4]. Maksymalny zasięg tych oferowanych systemów wynosi około 500 - 600 km, oczywiście przy zastosowaniu wzmacniaczy optycznych. Długość odcinka wzmacniakowego waha się w granicach 80-120 km. Schemat blokowy systemu DWDM do połączeń punkt-punkt przedstawia rys. 2.3. [5].

Rys. 2.3. Zastosowanie systemu WDM do tworzenia połączeń punkt-punkt na poziomie STM-l6.Oznaczenia: BA- optyczny wzmacniacz nadawczy (Booster Amplifier), LA- optyczny wzmacniacz liniowy (Line Amplifier), PA- optyczny wzmacniacz odbiorczy (Pre Amplifier), MUX/DMUX optyczny multiplekser/demultiplekser (Optical Multiplexer/Demultiplexer)

Podstawowymi składnikami traktu WDM są źródła optyczne, wzmacniacze sygnału optycznego oraz urządzenia zdolne obsługiwać różne długości fal. Zadaniem źródła optycznego jest wytworzenie optycznego sygnału nośnego o częstotliwości dostatecznie stabilnej, tak aby można było jednoznacznie zdefiniować kanał falowy, który będzie jednocześnie odseparowany od kanałów przyległych w sposób określony przez ustalone standardy. Wzmacniacze optyczne spełniają bardzo ważną rolę w technice WDM. Ich charakterystyka wzmocnienie-długość fali powinna być płaska w całym zakresie wykorzystywanego pasma. Zapewnia to identyczną dla wszystkich sygnałów nośnych wartość współczynnika SNR, niezależnie od ich liczby. Jednakże nawet gdy wszystkie sygnały nośne charakteryzują się tą samą wartością współczynnika SNR, jego wartość zmniejsza się wraz z liczbą aktywnych kanałów. W związku z tym moc wyjściowa wzmacniacza optycznego powinna być wystarczająco duża aby można było utrzymać wartość SNR ponad próg użytkowy. Wartość całkowitej mocy wyjściowej dostępnych komercyjnie wzmacniaczy optycznych wynosi obecnie +15 dBm.

Kanały falowe muszą być multipleksowane i demultipleksowane. Dla małej liczby kanałów wystarcza do tego pasywny sprzęgacz optyczny, ale wraz z ich wzrostem pogarsza się wartość współczynnika SNR. Zalecanym urządzeniem staje się wówczas kratowy multiplekser pasywny. Demultipleksacja może być realizowana przez zespół filtrów poprzedzonych pasywnym dzielnikiem sygnału lub za pomocą pasywnego kratowego demultipleksera.

2.2. Systemy wielokrotne z podziałem częstotliwości ( FDM )

Zwielokrotnienie FDM ( z podziałem częstotliwości ) jest techniką zwielokrotnienia która w swej koncepcji jest niemal identyczna co technika WDM różnica polega na tym, że w WDM odstęp między kanałami wynosi zwykle 1 nm natomiast w systemie FDM wynosi kilka- kilkanaście GHz co daje 0,01 do 0,1 nm.[1]

W metodzie tej sygnały informacyjne modulują źródła światła o różniących się nieznacznie długościach fal. Przesyłane sygnały optyczne odbierane są metodą koherentną i zamieniane na sygnały elektryczne w fotodetektorze. Widmo każdego sygnału informacji jest rozłożone wokół swojej częstotliwości podnośnej i jest wydzielane przez filtry elektryczne. Przykładowy schemat systemu FDM przedstawia rys. 2.4.[6].

Rys. 2. 4. System z podziałem częstotliwości FDM

Ponieważ odstępy międzykanałowe w systemach o zwielokrotnieniu częstotliwościowym ( FDM ) są o dwa lub trzy wielkości mniejsze niż w systemach o zwielokrotnieniu z podziałem długości fali ( WDM ).

W systemach FDM nie mogą być stosowane te same układy co w systemach WDM. W systemach WDM stosuje się zwykle jako filtry optyczne dielektryczne filtry cienkowarstwowe lub siatki dyfrakcyjne. Jednak te filtry nie mogą być stosowane do tworzenia kombinacji lub do separacji fal optycznych o małych odstępach długości fali. W systemach FDM wykorzystywana jest struktura filtrów opracowanych dla fal mikrofalowych lub milimetrowych.[6].

Jedną z zasadniczych trudności przy konstrukcji systemów FDM jest konieczność uzyskania wielu stabilnych źródeł promieniowania o niezbyt różniących się długościach fal, przy czym różnice te muszą być bardzo stabilne. Stosuje się więc stabilizację częstotliwości laserów nadawczych. [1] Przykład jednego z rozwiązań przedstawia rys. 2.5 [6].

Rys. 2. 5. Układ do stabilizacji laserów nadawczych

Do stabilizacji częstotliwości wykorzystuje się rezonator Fabry - Perot, wykonany jako odcinek światłowodu z przepuszczalnymi zwierciadłami na końcach o charakterystyce pokazanej na rys. 2.6.

Rys. 2. 6. Charakterystyka rezonatora Fabry - Perota

Kiedy częstotliwość źródła światła ulega zmianie ( dryfuje ) od szczytowej wartości rezonansowej rezonatora Fabry - Perota, fotodioda odbiera sygnał w paśmie podstawowym o takiej samej sekwencji jak sekwencja w strumieniu bitów FSK, modulującym źródło światła. Sygnał ten wykorzystywany jest jako sygnał błędu do skorygowania częstotliwości źródeł światła. Biegunowość odebranej sekwencji w stosunku do sekwencji użytej zależy od tego, z której strony częstotliwości rezonansowej nastąpiło odchylenie częstotliwości. Sygnał błędu można uzyskać mnożąc strumień informacji FSK przez sygnał odebrany po detekcji i filtrując otrzymany wzmocniony iloczyn za pomocą filtru dolnoprzepustowego. Sygnał błędu sprowadza częstotliwość lasera do częstotliwości rezonansowej rezonatora Fabry - Perota. [6]

2.3. System zwielokrotnienia SCM

Systemy SCM (systemy ze zwielokrotnieniem podnośnej) są odmianą systemów FDM jednak z tą różnicą że w systemie FDM wiele sygnałów różnych częstotliwościach moduluje tę samą nośną optyczną. W systemach SCM sygnały analogowe lub cyfrowe modulują wiele nośnych mikrofalowych, których częstotliwości różnią się od siebie. Następnie te zmodulowane podnośne są do siebie dodawane i  jako jeden sygnał modulują prąd lasera półprzewodnikowego [1]. Schemat blokowy systemu SCM przedstawia rys. 2.7.

Rys. 2. 7. System wielokrotny SCM

W tym systemie każda z podnośnych o wysokiej częstotliwości jest generowana przez oscylator sterowany napięciowo ( VCO ), następnie multipleksowana przez odpowiednie sprzęgacze mikrofalowe. Sygnał użyteczny moduluje częstotliwość każdego z oscylatorów przez nałożenie go na napięcie sterujące częstotliwością oscylatora. Składowa stała tego napięcia służy do ustalania odpowiedniej częstotliwości podnośnej, amplituda sygnału modulującego jest zmieniana, aby ustawić żądaną dewiację częstotliwości [1].

Przykładowe widmo wyjściowe nadajnika systemu 20 - kanałowego przedstawia rys. 2.8.

Rys. 2.8. Przykładowe widmo wyjściowe nadajnika systemu 20 -kanałowego. a) brak modulacji b) modulacja sygnałem cyfrowym

Po propagacji w światłowodzie sygnał optyczny jest odbierany przez niskoszumny odbiornik SCM rys. 2.9.

Rys. 2. 9. Niskoszumny odbiornik SCM

Wybór kanału w odbiorniku jest dokonywany przez zmieszanie z sygnałem pochodzącym z przestrajanej heterodyny i odfiltrowanie częstotliwości pośredniej.

Do zalet systemów SCM należą :

• Możliwość wykorzystania ogromnego pasma światłowodu przy użyciu dobrze rozwiniętej technologii mikrofalowej dostępnej handlowo.

• Możliwość współbieżnego rozwoju wraz ze zmianami transmitowanych sygnałów.

• Elastyczność w projektowaniu systemów szerokopasmowych, które mogą być transmitować zarówno sygnały analogowe, jak i cyfrowe, bez konieczności stosowania podziału TDM.

• Brak konieczności bezwzględnej stabilizacji częstotliwości ( wymaganej w systemach WDM lub FDM ).

2.4. Systemy za zwielokrotnieniem OTDM

W metodzie zwielokrotnienia z podziałem czasu impulsy odpowiadające różnym informacjom są przesyłane w pewnych odstępach czasowych, w kanale światłowodowym. Stosowane jest tylko jedno źródło światła i jeden fotodetektor. OTDM jest używana przy przesyłaniu informacji w postaci cyfrowej. Nie ma ona wpływu na zmianę pojemności informacyjnej światłowodu rozumianej jako maksymalna wartość przepływności binarnej toru, a jedynie powoduje rozdzielenie czasowe bitów poszczególnych sygnałów informacyjnych.[7]

To zwielokrotnienie jest fotonicznym udoskonaleniem metody TDM. Metoda ta eliminuje elektroniczne „wąskie gardło” wynikające z ograniczonej szybkości działania cyfrowych układów scalonych oraz wzmacniaczy modulujących a także ograniczonej szerokości pasma modulacji laserów i modulatorów optycznych (rzędu 10Gbit/s). Przykładowy system OTDM przedstawiono na rys. 2.10.

Rys. 2.10. Optyczny system zwielokrotnienia z podziałem czasu.

W tej metodzie przetwarzanie O/E i E/O następuje już w paśmie podstawowym. Zwielokrotniany jest sygnał optyczny. Wszystkie elementy elektroniczne pracują z przepływnościami sygnału w paśmie podstawowym. Sygnał sterujący multiplekserem i demultiplekserem może być optyczny albo elektroniczny. Podejście to jak widać przesuwa zapotrzebowanie na systemy o dużej przepływności z dziedziny elektroniki do dziedziny fotoniki.

Przy technice OTDM zarówno multipleksacja czasowa wielu strumieni danych o małej szybkości, jak również demultipleksacja w terminalu odbiorczym, dokonywana jest w sposób optyczny. Cała elektronika związana z przetwarzaniem danych pracuje na częstotliwościach odpowiadającym szybkościom transmisji kanałów składowych, a więc stosunkowo wolnych.

W systemie OTDM multipleksacja wielu kanałów o małej szybkości transmisji do jednego kanału o dużej szybkości wymaga próbkowania, odpowiedniej synchronizacji i nałożenia na siebie kanałów podstawowych. W trakcie próbkowania pobierane są próbki strumieni danych wejściowych multipleksera co pozwala zidentyfikować bit wejściowy w danym momencie czasu. W tym systemie optyczne impulsy próbkują elektryczne dane wejściowe. Realizowane jest to w następujący sposób.

krótkie impulsy z  lasera dochodzą do modulatora optycznego, który jest sterowany przez strumień danych wejściowych. Jeżeli elektryczne dane wejściowe są rodzaju „1” to modulator jest włączony i dochodzący do modulatora wąski impuls optyczny jest przez ten modulator transmitowany. Z kolei jeśli dane wejściowe są rodzaju „0” to modulator jest wyłączony i impuls optyczny nie jest przez ten modulator transmitowany. Dla poprawnej pracy multipleksera niezbędne jest, aby sygnały elektryczne były próbkowane w odpowiednich szczelinach czasowych zmultipleksowanego sygnału. Taką funkcję pełni układ  synchronizacji. Przebieg czasowy sygnałów synchronizacji N- kanałowego systemu OTDM przedstawia rys. 2.11.

Rys. 2.11. Schemat przebiegów czasowych synchronizacji w systemie OTDM.

2.5. System zwielokrotnienia OCDM

W odróżnieniu od systemów FDM i OTDM gdzie wspólny kanał jest dzielony częstotliwościowo lub czasowo, w systemach ze zwielokrotnieniem kodowym OCDM, wszystkie kanały wykorzystują jednocześnie to samo pasmo częstotliwości. W najprostszym przypadku zwielokrotnienie jest osiągnięte przez przyporządkowanie każdej parze nadajnik - odbiornik jej indywidualnego kodu. Kod ten jest następnie splatany w nadajniku z wysyłanymi danymi. Odbiornik zidentyfikuje przeznaczony dla niego sygnał, jeśli generowany przez niego kod jest identyczny z kodem nadajnika, a ponadto oba kody są zsynchronizowane.[1]. Przykładowy system OCDM przedstawia rysunek
2.12.

Rys. 2.12. Schemat systemu z optycznym zwielokrotnieniem kodowym

Najważniejszymi częściami systemu są koder i dekoder optyczny. Koder optyczny zmienia impuls danych o czasie trwania τ i mocy szczytowej P_o na tak zwaną sygnaturę ( sekwencja adresu ), która może mieć czas trwania znacznie dłuższy od τ, a moc szczytowa znacznie mniejszą od P_o ( rys. 2.13a ). Z kolei dekoder dokonuje operacji odwrotnej; zamienia odpowiedni wejściowy sygnał adresowy ( sygnaturę ) z powrotem na impuls danych o czasie trwania τ i mocy szczytowej P_o( rys. 2.13b ). Wymaga to aby dekoder był dopasowany do konkretnego kodera. Gdy dekoder nie jest dopasowany do kodera to na wyjściu dekodera otrzymamy sygnał pseudoprzypadkowy (rys. 2.13c).

Rys. 2.13. Przebiegi czasowe przy zwielokrotnieniu OCDM

Za pomocą zwielokrotnienia kodowego można realizować technikę wielodostępu gdyż dekodery optyczne są zdolne do prawidłowego odbioru danych przeznaczonych dla określonego odbiornika również w obecności sygnałów przeznaczonych dla innych użytkowników.

3. Właściwości systemów optycznych

3.1. Elementy optyczne i ich konstrukcje

Elementy optyczne używane w technice zwielokrotnienia optycznego to przede wszystkim multipleksery i demultipleksery. Stanowią one kluczowe urządzenia w działaniu systemów optycznych.

3.1.1. Multipleksery i demultipleksery WDM /FDM

Multipleksery i demultipleksery w systemach WDM/FDM umożliwiają łączenie wielu sygnałów o różnych długościach fali (częstotliwościach) dochodzących odrębnymi wejściami w jeden sygnał (multipleksery), lub rozdzielanie jednego sygnału wejściowego zawierającego wiele długości fal pomiędzy wiele wyjść, tak aby na każdym z nich znalazł się tylko jeden sygnał o określonej długości fali (demultipleksery). W większości przypadków elementy te możemy używać zarówno do multipleksacji jak i do demultipleksacji, najczęściej przez odwrócenie biegu fali świetlnej. W systemach szerokopasmowych WDM wykorzystywane są ponadto strojone filtry optyczne, które służą do wydzielania określonego kanału spośród wielu innych.

3.1.1.1. Przyrządy optyczne WDM

W zależności od zjawisk jakie są wykorzystywane w systemie WDM możemy wyróżnić elementy opierające się w swej zasadzie działania na przyrządach dyspersji kątowej, warstwowych filtrach interferencyjnych, interferometrach oraz na sprzęgaczach kierunkowych.

1. Przyrządy o dyspersji kątowej

Przykładem elementów dyspersji kątowej jest siatka dyfrakcyjna, mogąca sprawnie rozczepiać światło. Najbardziej intensywnym badaniom

ze wszystkich siatek dyfrakcyjnych poddawana byka siatka Littrowa Typowy przykład urządzenia wykorzystującego siatkę Littrowa przedstawia rys. 3.1 [6]. Składa się ono z dyfrakcyjnej siatki odbiciowej, soczewki skupiającej i wiązki światłowodów wejściowo-wyjściowych. Czoła światłowodów położone są w płaszczyźnie ogniskowej soczewki. Wiązka światła zawierającego fale o wielu długościach wychodzi ze światłowodu wejściowego następnie zostaje skupiona za pomocą soczewki i rzutowana na siatkę dyfrakcyjną. Tutaj ulega dyfrakcji pod różnymi kątami zależnie od długości fali, a jednocześnie odbija się. Każda z odbitych wiązek odpowiadająca danej długości fali zostaje skupiona przez tę samą soczewkę w płaszczyźnie ogniskowej, jednak w różnych miejscach, gdyż różne długości fal rozchodzą się teraz pod różnymi kątami. Miejsca te odpowiadają czołom światłowodów wyjściowych (fale o różnych długościach zostają wprowadzone do różnych światłowodów wyjściowych).

Rys. 3.1. Podstawowa struktura demultipleksera długości fali zbudowanego na siatce dyfrakcyjnej Littrowa

Szerokość pasma jednego kanału można oszacować na podstawie zależności:

(3.1)

gdzie: D- średnica rdzenia światłowodu, dλ/dx- liniowa dyspersja w płaszczyźnie ogniskowej (tzn. zmiana położenia plamki w zależności od długości fali) [6]. Widmowe charakterystyki transmisyjne dla jednego z eksperymentów pokazane zostały na rys. 3.2. W doświadczeniu tym użyto światłowodów wielodomowych o dużych średnicach rdzenia (130 μm).

Rys. 3.2. Transmitancja widmowa demultipleksera dyfrakcyjnego. Na podstawie [1]

W typowych urządzeniach z siatkami dyfrakcyjnymi Littrowa uzyskuje się do kilkunastu kanałów w odstępach około 20 nm, przy stratach wtrąceniowych od 1 do 4 dB, oraz przesłuchu międzykanałowym 20-30 dB [1]. Fakt że odstępy międzykanałowe które można uzyskać za pomocą tego typu multiplekserów są rzędu 20 nm eliminuje wykorzystanie tego typu urządzeń do zastosowania w technice FDM

2. Elementy oparte na filtrach interferencyjnych

Multipleksery i demultipleksery interferencyjne zbudowane są w oparciu o optyczne filtry interferencyjne. Taki filtr składa się z wielu cienkich warstw dielektrycznych o na przemian niskich i wysokich wartościach współczynnika załamania i grubościach równych w przybliżeniu połowie lub ćwiartce długości fali. Filtry te mają taką własność, że przepuszczają fale w pewnym zakresie długości, a odbijają fale o innych długościach. Typowe przykłady demultiplekserów wykorzystujących filtry cienkowarstwowe pokazuje rys. 3.3 [6].

Rysunek 3.3a przedstawia demultiplekser z soczewką pręcikową GRIN. Ma on tę zaletę, że odznacza się zwartą strukturą, ale nie łatwo go zrealizować dla liczby kanałów większej niż trzy. W demultiplekserze wieloodbiciowym (rys. 3.3b) światło przychodzące ze światłowodu wejściowego jest kolimowane soczewką typu GRIN. Filtry interferencyjne w takim urządzeniu są tak dobrane, że przepuszczają światło tylko o długości jaka rozchodzi się w światłowodzie, który leży za tym filtrem. Pozostałe długości fal są odbijane. W ten sposób fale o różnych długościach po wielokrotnym odbiciu w płytce płasko-równoległej trafiają do właściwych światłowodów wyjściowych.

Rys. 3.3. Demultipleksery wykorzystujące filtry interferencyjne

W tego typu układach można uzyskać zwielokrotnienie kilku kanałów, przy stratach wtrąceniowych od 1 do 5 dB [6]. Zaletą stosowanych tam filtrów interferencyjnych jest to, że można dowolnie kształtować ich charakterystykę transmisyjną oraz pasmo przepustowe (0,3- 0,6 nm) [1]. Zapewniają również dużą stabilność parametrów i  łatwość scalania ze światłowodem (mogą być wykonane np. na końcu światłowodu). Chociaż przedstawione przykłady dotyczą demultiplekserów, to układy te można przekształcić w multipleksery przez odwrócenie kierunku wejścia i wyjścia wiązek światła.

3. sprzęgacze światłowodowe

Sprzęgacze światłowodowe są podstawowymi elementami konstrukcji rozgałęzionych sieci światłowodowych (lokalnych, komputerowych, telewizyjnych) dowolnej konfiguracji (sieci WDM, FDM). Spełniają one rolę elementów sprzęgających lub odprzęgających kolejnych użytkowników magistrali światłowodowych. W sieciach światłowodowych stosuje się sprzęgacze typu T (X i Y): 1x2, 2x2, 1xN oraz typu gwiazda NxN.

Sprzęgacze typu T wykonywane są zwykle w postaci stopionych termicznie dwóch odcinków światłowodów jednomodowych, z przewężeniem na odcinku kilku milimetrów. Przez dobranie stopnia przewężenia i jego długości, można otrzymać układ o własnościach zmieniających się w funkcji długości fali sygnału optycznego. Główną techniką wykonywania sprzęgaczy jest sprzęganie boczne, które ma miejsce gdy transformacja mocy optycznej zachodzi przez sprzężenie boczne światłowodów wskutek oddziaływania między modami rozchodzącymi się w sprzęganych światłowodach. Wprowadzenie włókna światłowodu sprzęganego w obszar oddziaływania modów radiacyjnych lub pola zanikającego drugiego światłowodu powoduje zaburzenie warunków propagacji i wzajemny przepływ mocy między światłowodami. Przykład takiego sprzęgacza 2x2 przedstawia rys. 3.4a. Sprzęgacz taki dzieli każdy z dwóch sygnałów wejściowych pomiędzy dwa wyjścia, przy niewielkich stratach dodatkowych, nie przekraczających z reguły ułamków dB [1].

Drugą techniką wykonywania sprzęgaczy jest sprzęganie czołowe, które ma miejsce, gdy transformacja mocy optycznej odbywa się przez czoła rdzeni światłowodowych. Rysunek 3.4b pokazuje taki właśnie sprzęgacz optyczny. Światło z wejściowego światłowodu jest kolimowane przez soczewkę typu SELFOC, a następnie dzielone przez lustro półprzepuszczalne między kolejne dwie soczewki światłowodowe ułatwiające wprowadzenie promieniowania do światłowodów wyjściowych.

Rys. 3.4. Struktura sprzęgacza przewężanego 2x2 a) oraz sprzęgacza czołowego b)

Sprzęgacze światłowodowe typu gwiazdy mają za zadanie równomiernie rozprowadzić sygnał optyczny dochodzący do każdego z wejść pomiędzy wszystkie wyjścia. Sprzęgacze gwiazdowe wykonuje się technologią stapiania i wyciągania podobnie jak sprzęgacze 2x2, lecz dla większej liczby światłowodów (100 i więcej) lub przez konfigurację sprzęgaczy 2x2 dla otrzymania sprzęgaczy o większej liczbie wejść i wyjść (rys. 3.5).

Rys. 3.5. Sprzęgacz gwiazdowy 8 x 8 we/wy

3.1.1.2. Elementy optyczne FDM

Technika zwielokrotnienia FDM jest nieco inna niż WDM różnica polega na tym iż w FDM demultipleksacja odbywa się na drodze elektronicznej za pomocą odbioru koherentnego. Demultipleksowanie stanowi podstawową technikę dla systemów FDM. Istnieje dwa sposoby separacji sygnałów optycznych i oparte są na :

- wykorzystaniu filtrów optycznych

- zastosowaniu detekcji heterodynowej

Podstawowe konstrukcje układów demultiplekserów

• 
  Układ z filtrami optycznymi

Rys. 3. 6. Układ z filtrami optycznymi

Rozwiązanie tego typu może pozwolić na zwiększenie pojemności transmisyjnej pojedynczego włókna bez zmniejszania długości międzyregeneratorowych. Dlatego filtracja optyczna jest użyteczna w dalekosiężnych systemach transmisyjnych o dużej pojemności, jako alternatywa dla systemów o dużej przepływności. Ponadto, filtracja optyczna odegra dużą rolę w przyszłościowych całkowicie optycznych systemach sieci telekomunikacyjnych, takich jak samoczynne optyczne kierowanie ruchu, optyczna komutacja FDM i inne systemy przetwarzania sygnału optycznego. Należy zauważyć, że filtracja optyczna jest niezależna od metod modulacji i demodulacji optycznej. Dlatego może być stosowana do detekcji bezpośredniej jak przy detekcji heterodynowej. [6]

• 
  Układ z oddzielną heterodyną optyczną

Rys. 3.7. Układ z oddzielną heterodyną optyczną

Rozwiązanie to wymaga filtrowania gęściej usytuowanych sygnałów optycznych a tym samym wykorzystania bardziej selektywnych częstotliwościowych filtrów pośredniej częstotliwości w układzie detekcji heterodynowej. Główną wadą tego układu jest to że, odbierana moc optyczna na kanał maleje wraz ze wzrostem liczby kanałów optycznych.[6]

• 
  Układ ze zintegrowanym systemem optycznej detekcji heterodynowej

Rys. 3.8. Układ ze zintegrowanym systemem optycznej detekcji heterodynowej

Rozwiązanie to również jest oparte na filtracji gęsto rozmieszczonych zwielokrotnionych kanałów optycznych sygnałów nośnych. W tym układzie potrzebne są przedwzmacniacze i wzmacniacze pośredniej częstotliwości o nadzwyczaj szerokim paśmie.

W systemach FDM jako filtry optyczne mogą być stosowane :

• Interferometry Macha - Zehndera

Przyrządem z rodziny interferometrów wykorzystywanym do zwielokrotniania w systemach FDM jest interferometr Mach-Zehndera [8], który użyty jest tutaj w nieco innej konfiguracji niż zwykle - wprowadzona jest stała różnica długości dróg między ramionami interferometru, tak jak pokazuje to rys. 3.9a [1]. Jeżeli różnica ta wynosi ΔL, to funkcje przenoszenia między wejściem 1, a wyjściami 1'i 2' wynoszą odpowiednio [1]

(3.2)

gdzie: n_f - współczynnik załamania falowodów, λ - długość fali w
 próżni. Przykładową charakterystykę przenoszenia pokazuje rys. 3.8b.

Rys. 3.9. Demultiplekser interferometryczny Mach-Zehndera a) oraz jego charakterystyka przenoszenia b)

Multipleksery oraz demultipleksery Mach-Zehndera wykonane są najczyściej w technologii plenarnej. Zawierają falowód wykonany z np. Si0₂ domieszkowanego fosforem [6]. Przyrządy te odznaczają się małą tłumiennością falowodu dla transmitancji 1,55 μm przy transmisji jednomodowej. Ważną cechą tego typów układu jest możliwość rozróżniania blisko leżących kanałów. Odstęp między kanałowy dla tych układów wynosi 0,7 nm [6].

• Strojone filtry optyczne oparte na przestrajanym rezonatorem Fabry-Perot

Strojone filtry optyczne , służą do wydzielania określonego kanału spośród wielu innych. Najbardziej rozpowszechnione są filtry oparte na przestrajanym rezonatorze Fabry-Perot. Transmitancję optyczną tego filtru

przedstawia rys. 3.10.

Rys. 3.10. Transmitancja optyczna filtru Fabry- Perot

Pasmo przepustowe filtru na rezonatorze Fabry-Perot określa zależność:

(3.3 )

gdzie: R- mocowy współczynnik odbicia (określa ile razy maleje moc fali odbitej przy każdym odbiciu od zwierciadeł na końcach rezonatora), FSR- odstęp pomiędzy sąsiednimi maksimami na charakterystyce przenoszenia (rys. 3.10), wolny zakres spektralny (free spectral range).

Ważnym parametrem filtru jest rozdzielczość (finesse) F=FSR/B. Rozdzielczość określa maksymalną liczbę kanałów jaką dany filtr jest wstanie wydzielić bez przesłuchu. Filtry Fabry-Perot o dużej rozdzielczości (200) pozwalają wyodrębnić ok. 30 kanałów, przy czym im większa jest rozdzielczość tym więcej kanałów można rozróżnić. Zwiększając liczbę rezonatorów połączonych kaskadowo do dwóch, można zwiększyć liczbę rozróżnianych kanałów do ok. 1000, ale rezonatory muszą mieć różniące się rzędem wielkości wolne zakresy spektralne (FSR). Filtry takie można przestrajać przez zmianę długości wnęki rezonansowej za pomocą elementów piezoelektrycznych, które pozwalają na strojenie z szybkością kilku milisekund. Drugą możliwością przestrajana jest zmiana współczynnika załamania ośrodka wypełniającego rezonator [8].

3.1.2. Multipleksery i demultipleksery OTDM

Multiplekser w systemach OTDM tworzy z wielu strumieni danych o małej szybkości jeden strumień o dużej szybkości. Dane po transmisji w światłowodzie są demultipleksowane czyli ze strumienia danych o dużej szybkości wydzielane jest N pierwotnych strumieni o małej szybkości.

3.1.2.1. Multiplekser optyczny

Możemy wyróżnić dwie możliwe konfiguracje multipleksera systemu OTDM pokazane na rys. 3.11.[6].

Rys. 3.11. Konfiguracje multiplekserów OTDM

Pierwsza konstrukcja pokazana na rys. 3.11a wykorzystuje k generatorów impulsów optycznych, które są sterowane tym samym zegarem. Tymi optycznymi generatorami mogą być np. lasery półprzewodnikowe, lasery światłowodowe synchronizowane modowo lub z przełączanym wzmocnieniem. Sekwencje impulsów są opóźniane względem siebie za pomocą elementów opóźniających elektryczny sygnał zegara, bądź sygnał optyczny. Modulowanie i próbkowanie danych wejściowych jest przeprowadzane za pomocą modulatorów optycznych dołączonych do wyjść generatorów impulsowych. Wadą tej konfiguracji jest to, że długość fal wszystkich laserów muszą być bardzo do siebie zbliżone, aby uniknąć efektów związanych z dyspersją w światłowodzie.

Druga konfiguracja multipleksera OTDM (rys. 3.11b) wykorzystuje pojedynczy optyczny generator impulsowy. Wyjście tego generatora jest rozdzielane pasywnie za pomocą sprzęgacza pomiędzy N kanałów, które są odpowiednio opóźniane względem siebie za pomocą światłowodów o różnych długościach, a następnie modulowane danymi. Ta konfiguracja wymaga tylko jednego lasera, co nie może być osiągnięte za pomocą niektórych innych metod zwielokrotnienia ( np. WDM, FDM)

3.1.2.2. Demultiplekser optyczny

Demultipleksery możemy podzielić na sterowane elektrycznie i sterowane optycznie Podstawowymi elementami z jakich buduje się demultipleksery sterowane elektrycznie są połączone szeregowo modulatory ( np. Mach-Zehndera ), bądź przełączniki typu 1x2 lub 2x2, wykonane zazwyczaj ze sprzęgaczy kierunkowych 2x2, taki multiplekser pokazuje rys. 3.12.[6].

Rys. 3.12. Układ demultipleksera 4-kanałowego Systemu OTDM sterowanego elektronicznie

Pozwala on na demultipleksację 4-kanałowego sygnału OTDM o szybkości 4B ( B - częstotliwość ). W układzie wykorzystano aktywne przełączniki elektrooptyczne 2x2. Pierwsza para przełączników jest sterowana napięciem o częstotliwości B i amplitudzie dwukrotnie większej od napięcia przełączającego. Pozwala to dokonywać przełączania z szybkością 2B, a więc wydzielenie ze strumienia danych wejściowych dwóch ciągów danych, z których każdy zawiera dwa kanały. Drugi stopień demultipleksera składa się z dwóch przełączników, które są sterowane napięciem o tej samej częstotliwości B, jednak o amplitudzie równej napięciu przełączania, czyli dwukrotnie mniejszej niż w poprzednim przypadku, takie sterowanie zapewnia że druga para przełączników pełni tę samą rolę co pierwsza, jednakże pracuje z prędkością równą połowie szybkości przełączania pierwszej pary. Takie podejście pozwala wydzielić pojedynczy kanał z sygnału zawierającego 4 kanały zmultipleksowane czasowo. Możliwe jest rozszerzenie techniki na więcej niż cztery kanały poprzez kaskadowe połączenie większej liczby modulatorów lub przełączników, jednak wiąże się to ze zwiększeniem szybkości sterujących sygnałów elektrycznych

Drugim rodzajem konfiguracji demultiplekserów są układy sterowane optycznie. Przykład demultipleksera za sterowaniem optycznym przedstawia rys. 3.13.

Rys. 3.13. Schemat demultipleksera sterowanego optycznie z wykorzystaniem lustra światłowodowego[1]

Układ demultipleksera składa się z zapętlonego światłowodu, w którym umieszczono element nieliniowy NLE i sprzęgacz 2x2, który wprowadza impulsy sterujące do elementu nieliniowego

Zasada pracy takiego układu jest następująca. Sygnał otdm jest wprowadzany na wejście demultipleksera, każdy impuls jest rozdzielany na część rozchodzącą się zgodnie z wskazówkami zegara i część rozchodzącą się przeciwnie do tego kierunku. Obydwie części impulsu dochodzą do elementu nieliniowego w nieco różniących się czasach określonych przez Δx. Impuls kontrolny przychodzi do elementu nieliniowego nieco przed składnikiem impulsu , który ma być zdemultipleksowany, rozchodzący się przeciwnie do kierunku ruch wskazówek zegara, ale nieco po składniku rozchodzącym się zgodnie z tym kierunkiem. Impuls kontrolny wprowadza takie zmiany w elemencie nieliniowym, że dwa składniki demultipleksowanego impulsu doznają różnego tłumienia i przesunięcia fazowego. Dochodzą one następnie do sprzęgacza 2x2, gdzie fazy są tak dobrane, że opuszczają pętlę portem wyjściowym. Wszystkie pozostałe impulsy dla których właściwości elementu nieliniowego są takie same, opuszczają pętlę portem wejściowym. Wielkość Δx, a w konsekwencji wybierany impuls, można zmieniać kontrolowanym opóźnieniem AD. Polaryzator LP i analizator P służą do oddzielania impulsów sygnałowych i kontrolnych na wyjściu układu nieliniowego lustra światłowodowego.

Za pomocą takiego demultipleksera można dokonać demultipleksacji jednego z 2500 kanałów 100 Mbit/s w sygnale OTDM o szybkości 250 Gbit/s [1].

Demultipleksery ze sterowaniem optycznym a więc całkowicie optyczne ma istotne zalety w porównaniu ze sterowaniem elektrycznym. Należą do nich :

• Dowolny rodzaj zwielokrotnienia (nie tylko potęgi 2).

• Możliwość usuwania i dodawania pojedynczych kanałów.

• Możliwość kształtowania okien przełączających.

• Większa szybkość pracy.

3.1.3. Multipleksery i demultipleksery SCM

Multipleksery (nadajniki) w systemie SCM czyli zwielokrotnienia podnośnej mają za zadania zamienić sygnały danych na jeden sygnał modulujący laser. Przykładowy multiplekser pokazany jest na rys. 3.14.

Rys. 3.14. Nadajnik mikrofalowy (multiplekser)w systemie SCM

W układzie tym każda z mikrofalowych częstotliwości podnośnych generowana jest w oscylatorze sterowanym napięciowo (VCO) i zwielokrotniana za pomocą mikrofalowych układów sumowania mocy. Oscylator VCO modulowany jest za pomocą dodawania sygnału prądu zmiennego do napięcia stałego w trójniku przednapięcia, skąd sumę tych napięć doprowadzono do wejścia sterującego oscylatora. Składowa prądu stałego napięcia jest tak dobierana, aby wytworzyć właściwą częstotliwość podnośna, a napięcie prądu zmiennego jest tak dobierane, aby uzyskać odpowiednią dewiację (100 MHz dla przepływności 100 Mbit/s)

Na wyjściu VCO zastosowane są izolatory pierścieniowe w celu zapobieżenia powstawania zakłóceń intermodulacyjnych, wynikających ze wzajemnego oddziaływania sygnałów VCO poprzez układ sumowania mocy. Filtry dolnoprzepustowe eliminują kanały które mogły by spowodować powstawanie wewnątrzpasmowych oscylacji. Ostatnimi elementami są wzmacniacze pojedynczych częstotliwości nośnych i tłumiki w celu uzyskania mocy sygnałów mikrofalowych wymaganej dla żądanej głębokości modulacji m.

Demultipleksery (odbiorniki) w systemie SCM mają za zadanie wyodrębnić z sygnału wiele sygnałów użytecznych. Przykładowy układ demultipleksera przedstawia rys. 3.15.

Rys. 3.15. Demultiplekser SCM

Odbiornik (demultiplekser ) SCM składa się z układu selekcji częstotliwości podnośnej oraz dyskryminatora z linią opóźniającą 2,67 ns, który demoduluje sygnał FSK Selekcja częstotliwości jest realizowana przez przesuniecie w górę pożądanej częstotliwości do pierwszej częstotliwości pośredniej 6,5 GHz za pomocą mieszacza i strojonego oscylatora lokalnego VCO. Przesunięcie częstotliwości w górę stosuje się w celu uniknięcia powstałych zakłóceń ze strony typowych dla procesu mieszania częstotliwości lustrzanych. Sygnał o pierwszej częstotliwości pośredniej przechodzi następnie przez filtr pasmowo przepustowy o szerokości pasma B=120 MHz dla spadku o 3 dB i jego częstotliwość zostaje przesunięta w dół do drugiej częstotliwości pośredniej 1,2 GHz za pomocą dodatkowego mieszacza i oscylatora lokalnego VCO o stałej częstotliwości pasma

Przed dyskryminatorem zastosowano filtr dolnoprzepustowy w celu wyeliminowania resztek pierwszej i drugiej częstotliwości oscylatorów lokalnych. Druga częstotliwość pośrednia jest tak dobrana, aby pasowała do punktu zerowego transmitancji ( napięcia w funkcji częstotliwości ) dyskryminatora w jej jak najbardziej liniowej części, w granicach pasma o szerokości 100 MHz. Wartość napięcia wyjściowego w granicach pasma o szerokości 100 MHz jest funkcją liniową w zakresie od -5 do +2 dBm. Napięcie wyjściowe ±50 mV uzyskuje się przy -2 dBm na wejściu.

3.2. Przesłuchy międzykanałowe

Przesłuchy międzykanałowe stanowią najważniejszy problem w projektowaniu systemów wielokanałowych. Polegają na przenoszeniu części mocy jednego kanału do innych kanałów

3.2.1. Przesłuchy w systemach WDM/FDM

Przesłuchy możemy podzielić na liniowe i nieliniowe. Przesłuch liniowy zachodzi nawet w kanale liniowym, w którym filtry optyczne dostrojone do danego kanału przepuszczają niewielką część mocy sąsiednich kanałów. Moc zakłóca proces detekcji i prowadzi do zwiększenia elementowej stopy błędów BER. Przesłuch liniowy zależy od następujących czynników: odstępu międzykanałowego, transmitancji optycznej filtru, widma zmodulowanego sygnału, stabilizacji długości fali. Moc optyczną w g- tym kanale można wyrazić następująco:

(3.4)

gdzie: N- liczba kanałów, P_g- moc g- tego kanału, T_gh- część mocy h- tego kanału przenoszona do g- tego kanału. Drugi składnik wzoru 3.4 jest właśnie przesłuchem. Wartość tego przesłuchu zależy od strumienia bitów nadawanego przez pozostałe kanały i przyjmuje wartość maksymalną, gdy wszystkie interferujące kanały przenoszą symbol „1”. Gdy wszystkie kanały mają jednakową moc średnią to stosunek średniej mocy sygnału do średniej mocy przesłuchu wyraża się wzorem:

(3.5)

Przesłuchy międzykanałowe powodują zmniejszenie rozwartości wykresu oczkowego (rozwartość wykresu oczkowego jest oceną kształtu impulsów wysyłanych przez nadajnik optyczny), co obrazuje pogorszenie stopy błędów.

Przesłuch nieliniowy jest spowodowany nieliniowymi właściwościami wykorzystywanego światłowodu, czyli wymuszonym rozpraszaniem Ramana, wymuszonym rozpraszaniem Brillouina, skrośną modulacją fazy i mieszaniem czterofalowym.

Wymuszone rozpraszanie Ramana, którego źródłem jest oddziaływanie światła i wibracji molekularnych SiO₂ powoduje wzmacnianie mocy kanałów o niskich częstotliwościach (długofalowych), kosztem kanałów o wysokich częstotliwościach (krótkofalowych), o ile różnica częstotliwości między tymi kanałami mieści się w paśmie wzmocnienia Ramana. Pasmo wzmocnienia jest jednak tak szerokie (powyżej 100 nm), że obejmuje wszystkie kanały transmitowane w danym oknie transmisyjnym światłowodu. Wpływ wymuszonego rozpraszania Ramana pokazuje rys. 3.16.[1].

Analizując ten rysunek możemy zauważyć, że zmiany zachodzą, jeśli w obydwu kanałach obydwa bity są niezerowe. Wtedy moc sygnału w kanale λ₂ rośnie kosztem mocy w kanale λ₁ . Jeśli w którymkolwiek kanale pojawia się zero, nie ma żadnych zmian mocy. Wpływ wymuszonego rozpraszania Ramana nie jest symetryczny. W kanale λ₁ ze względu na zmniejszenie mocy niektórych bitów następuje zmniejszenie stosunku mocy sygnału do mocy szumu (SNR) i zwiększenie elementowej stopy błędów.

Rys. 3.16. Wpływ wymuszonego rozpraszania Ramana na transmisję sygnałów binarnych: a) nadawane sekwencje binarne, b) sekwencje binarne zmienione przez wymuszone rozpraszanie Ramana (λ₁<λ₂)

Za pomocą zależności 3.16 [1], możemy oszacować degradacje pracy systemu. Przy założeniu N kanałów w danym systemie oddzielonych o częstotliwość Δf i mających jednakowe moce P, żaden z kanałów nie będzie miał mocy zmniejszonej o więcej niż 1dB jeśli:

(N ^.P)[(N-1)Δf) < 500 GHz^.W (3.6)

gdzie: N ^.P- całkowita moc optyczna wprowadzona do światłowodu,

a  (N -1)Δf - całkowite pasmo optyczne. Z zależności 3.6 wynika, że iloczyn całkowitej mocy i całkowitego pasma optycznego musi być mniejszy niż 500 GHz^.W, aby zminimalizować wpływ wymuszonego rozpraszania Ramana.

Wymuszone rozpraszanie Brillouina polega na oddziaływaniu fal świetlnych i dźwiękowych w światłowodzie. Rozpraszanie to powoduje przenoszenie mocy z kanałów o wysokich częstotliwościach do kanałów o częstotliwościach niższych. Rozproszone światło jest przesunięte w stronę niższych częstotliwości o wielkość:

(3.7)

gdzie: n- współczynnik załamania, γ_s- prędkość dźwięku w światłowodzie. Dla szkła SiO₂ przy długości fali l,55 μm, f_B wynosi w przybliżeniu 11 GHz [1]. Zjawiska wymuszonego rozpraszania Brillouina można łatwo uniknąć z uwagi na bardzo wąskie pasmo wzmocnienia (dla fali l,55 μm wynosi ono 20 MHz), co powoduje, że aby wzmocnienie wystąpiło, odstęp między kanałami musi być dokładnie równy przesunięciu Brillouina ( 11 GHz dla l,55 μm). Łatwo tego uniknąć dobierając odpowiednio odstęp między kanałami.

Skrośna modulacja fazy jest również bardzo ważną przyczyną powstawania nieliniowych przesłuchów. Jest ona wywołana nieliniową zależnością współczynnika załamania od mocy fali rozchodzącej się w światłowodzie. Zmieniająca się w czasie wskutek modulacji moc jednych kanałów moduluje współczynnik załamania, a co za tym idzie fazę fali w innych kanałach. Jeśli przyjmiemy niezależne i jednakowe fluktuacje mocy w poszczególnych kanałach w systemie N- kanałowym, można obliczyć odchylenie standardowe fluktuacji fazy w danym kanale spowodowane fluktuacjami mocy w innych kanałach (wzór 3.8).

(3.8)

gdzie: σ_φ- średniokwadratowe odchylenie standardowe fluktuacji fazy wyrażone w radianach, σ_p- średniokwadratowe odchylenie standardowe fluktuacji mocy wyrażone w miliwatach. Jeśli przyjmiemy typową wartość zmian mocy około 1 mW [1], to widać, że wywołany tymi zmianami szum fazowy jest niewielki nawet dla dużej liczby kanałów.

Mieszanie czterofalowe światła FWM (Four Wave Mixing) jest jednym z najbardziej niepożądanych zjawisk nieliniowych w światłowodzie. Polega ono na nakładaniu się faz dwóch lub więcej fal o zbliżonych długościach i tworzeniu w ten sposób nowych fal o innych długościach, a co za tym idzie przesłuchu. Przesłuch ten jest wprost proporcjonalny do trzeciej potęgi mocy transmitowanej w kanale i rośnie wraz z maleniem odstępu częstotliwościowego między kanałami. Wzrost jest również obserwowany wraz z maleniem dyspersji światłowodu. Istnieją włókna światłowodowe komercyjnie dostępne minimalizujące zjawisko mieszania czterofalowego [10]. Nazywane są włóknami o niezerowej dyspersji NZDF (Non Zero-Dispersion Fiber). Włókna tego typ charakteryzują się niewielką, lecz niezerową dyspersją chromatyczną w całym paśmie pracy wzmacniacza światłowodowego domieszkowanego Ebrem EDFA (Erbium Doped Fiber amplifier ), który pracuje w trzecim oknie transmisyjnym. Dyspersja chromatyczna we włóknach typu NZDF powoduje, że sygnały przenoszone przez fale świetlne o różnej długości są przemieszczane wzdłuż światłowodu z nieznacznie różniącą się szybkością. Wówczas czas wzajemnego oddziaływania pojedynczych impulsów przenoszonych przez fale o różnej długości zostaje zredukowany do minimum, co w znacznym stopniu zapobiega niepożądanym zjawiskom nieliniowym.

3.2.2. Przesłuchy w systemach SCM

Przesłuchy międzykanałowe w systemach ze zwielokrotnieniem podnośnej pogarszają stosunek sygnał/szum. Wpływ na przesłuchy w systemach SCM mają zniekształcenia międzykanałowe( intermodulacja ) są one najczęściej spowodowane nieliniowością lasera nadawczego.

Jeśli wszystkie podnośne leżą w obrębie tylko jednej oktawy częstotliwości, to tylko produkty intermodulacji trzeciego rzędu (o częstotliwościach f_i ± f_j ± f_k ) mogą zniekształcić sygnały użytkowe. Produkty intermodulacji drugiego rzędu (o częstotliwościach f_i ± f_j ) wychodzę poza to pasmo. Zasadniczym źródłem zniekształceń intermodulacyjnych są wtedy zniekształcenia spowodowane zdudnieniem trzech składowych o różnych częstotliwościach. Liczba tych produktów w systemie jest bardzo duża: w systemie SCM o N kanałach wynosi:

(3.9)

W zależności od odległości między kanałami niektóre produkty intermodulacji mają widma znajdujące się na częstotliwościach odpowiadających pasmom poszczególnych kanałów, przez co pogarszają jakość odbioru tych kanałów. Zazwyczaj sumuje się moce wszystkich produktów intermodulacji przypadających na dany kanał i wprowadza parametry określające stosunek sumy mocy zniekształceń danego rzędu do mocy nośnej kanału. Te parametry to sumaryczne zniekształcenia drugiego CSO (ang. composite second order) i trzeciego CTB (ang. composite triple beat) rzędu, wyrażane są zazwyczaj w dB w stosunku do nośnej (dBc). stosunek mocy sygnału do mocy zakłóceń wyraża się wzorem 3.10.

(3.10)

gdzie: m - indeks modulacji,
- czułość fotodetektora, Ps - średnia moc optyczna,
,
,
,
wyrażają odpowiednio moce szumów śrutowych, termicznych, mocy optycznej oraz zniekształcenia intermodulacyjne.

w systemie SCM gdzie używa się wielu podnośnych, więc największy możliwy do zastosowania indeks modulacji maleje wraz z liczbą tych podnośnych (kanałów). Jest to spowodowane tym, że przy zbyt dużych indeksach modulacji wartość prądu modulującego laser nadawczy wychodziłaby poza liniową część funkcji prąd-moc światła. Następowałby wtedy znaczny wzrost zniekształceń nieliniowych, czy wręcz obcinanie sygnału. Jednakże ze względu na to, że poszczególne kanały są modulowane niezależnie, a podnośne mają niezależne od siebie i przypadkowe fazy, całkowity indeks modulacji m_c przy N kanałach pokazuje wzór 3.11.

(3.11)

Przyjmuje się, że wzrost zniekształceń nieliniowych jest niewielki, jeśli

< 40% [11] (3.12)

Z wzoru 3.10 wynika, że stosunek CNR jest wprost proporcjonalny do kwadratu indeksu modulacji m. Zatem przy wzroście liczby kanałów, kiedy maleje m, zmniejszeniu ulega również CNR, a co za tym idzie również i zasięg transmisji. Zatem wielokanałowe systemy SCM osiągają znacznie mniejsze zasięgi transmisji aniżeli inne systemy zwielokrotnienia.

4. komutacja opTYCZNA

Rozszerzeniem systemów punkt - punkt są sieci światłowodowe łączące ze sobą wielu użytkowników rozmieszczonych w węzłach sieci. Aby można realizować połączenia między poszczególnymi węzłami sieci należy zestawić połączenie. Połączenie może być zastawiane poprzez komutację elektroniczną jednak wprowadza ona wiele ograniczeń oraz komutację fotoniczną która, jest pod wieloma względami atrakcyjniejsza.

4.1. Idea i rodzaje komutacji fotonicznej

W nowoczesnych systemach telekomunikacyjnych wąskopasmowe usługi telefoniczne i usługi w dziedzinie transmisji danych o dużej przepływności oraz szerokopasmowe usługi w dziedzinie przesyłania informacji wizyjnej będą zintegrowane w jednej, wspólnej sieci telekomunikacyjnej. Zrealizowano już wiele prac badawczych w dziedzinie ISDN (sieci cyfrowych z integracją usług), mających na celu zapewnienie kompleksu usług, który integrowałby telefonię, transmisję danych i sygnałów wizyjnych. W celu zrealizowania systemów transmisyjnych o dużej przepływności konieczne jest także zbudowanie szeroko- pasmowych systemów komutacyjnych. Z jednej strony w optycznych systemach transmisyjnych stosowane są szeroko systemy o dużej przepływności, a optyczne systemy abonenckie również zaczynają być wprowadzane do eksploatacji. Z drugiej strony optyczne systemy komutacyjne znajdują się ciągle jeszcze w stadium badań w wielu laboratoriach w całym świecie. Jednak przewiduje się, że systemy komutacji optycznej odegrają kluczową rolę w realizacji przyszłościowych systemów telekomunikacyjnych, w których szerokopasmowe, niezależne od przepływności systemy komutacyjne okażą się niezbędne.

Szerokopasmowe, o dużej przepływności systemy komutacyjne wymagają szybkiego działania, a rozwiązanie tego problemu napotyka na znaczne trudności przy wykorzystaniu układów elektronicznych. Układy elektroniczne mają duży pobór mocy i nie zapewniają dobrego odseparowania kanałów (silne przeniki międzykanałowe). Technika komutacji optycznej stwarza bardzo obiecujące perspektywy rozwiązania tego problemu. Można by powiedzieć, że systemy komutacyjne oparte o technikę optyczną najprawdopodobniej pozwolą na zaoferowanie w przyszłości szerokopasmowych usług o dużej przepływności. Technikę komutacji fotonicznej ilustruje rys. 4.1.

Rys 4.1. Komutacja fotoniczna.

W komutacji fotonicznej sygnały elektryczne przetworzone są na sygnały świetlne za pomocą diod laserowych (LD) lub diod emitujących światło (LED). Sygnały optyczne z nadawczych urządzeń końcowych transmitowane są za pomocą światłowodów do końcowych urządzeń odbiorczych poprzez układ komutacji optycznej. Odebrane sygnały optyczne przekształcane są z powrotem na sygnały elektryczne za pomocą fotodiod (PD) lub fotodiod lawinowych (APD).

Sieci z komutacją optyczną można podzielić na trzy rodzaje: układy optycznej komutacji z podziałem przestrzennym (SD), układy komutacji optycznej z podziałem czasowym (TD) i układy komutacji optycznej z podziałem długości fali lub częstotliwości (WD/FD). Każdy z tych układów składa się z innych elementów i odznacza się innymi własnościami.

a) Systemy komutacji z podziałem przestrzennym (SD) składają się z układów optycznych macierzy komutacyjnych.

b) Systemy komutacji z podziałem czasowym (TD) składają się z przełączników w krotnicach nadawczo-odbiorczych (multiplekserach-demultiplekserach), przełączników dróg połączeniowych i pamięci optycznych dla wymienników odcinków czasowych. Systemy komutacji czasowej nadają się doskonale do współpracy z systemami transmisyjnymi o zwielokrotnieniu OTDM.

c) Systemy z podziałem długości fali (częstotliwości) składają się z układów krotnic nadawczo-odbiorczych (multiplekserów-demultiplekserów) z podziałem długości fali-częstotliwości, przemienników długości fali i przestrajalnych filtrów długości fali. Systemy komutacyjne tego rodzaju odznaczają się dużą pojemnością pól komutacyjnych.

Na rysunku 4.2 przedstawiono te trzy rodzaje optycznych systemów komutacyjnych. Optyczny system komutacyjny z podziałem przestrzennym składa się, jak już wspomniałem, z pewnej liczby komutacyjnych macierzy optycznych, jak to przedstawia rys. 4.2a. Nie wymaga on innych optycznych przyrządów mających spełniać funkcje przełączające, z wyjątkiem optycznej macierzy komutacyjnej, może on być więc łatwo produkowany. Jednak zbudowanie dużego systemu komutacyjnego wymaga zastosowania dużej liczby optycznych macierzy komutacyjnych.

System komutacji optycznej z podziałem czasowym składa się z krotnic nadawczych i odbiorczych (multiplekserów i demultiplekserów), przełączników przestrzennych i przełączników czasowych. Na rysunku 4.2b przedstawiono układ STS (Space - Time - Space) - Przestrzeń - Czas -Przestrzeń, jako przykład optycznego systemu komutacyjnego z podziałem czasowym.

Do zrealizowania systemu komutacji z podziałem czasowym, oprócz przełączników optycznych potrzebne są jeszcze pamięci optyczne lub optyczne linie opóźniające. Systemy komutacji optycznej z podziałem czasowym, ze względu na pokrewieństwo koncepcji mogą dobrze współpracować z istniejącymi optycznymi systemami transmisyjnymi o zwielokrotnieniu z podziałem czasowym.

System komutacji optycznej z podziałem długości fali składa się z krotnic nadawczych i odbiorczych (multiplekserów/demultiplekserów) z podziałem długości fali, z przełączników długości fali i przemienników długości fali. Na rysunku 4.2c przedstawiłem układ SWS (Space - Wavelength - Space) Przestrzeń - Długość fali - Przestrzeń, jako przykład optycznego systemu komutacyjnego z podziałem długości fali.

Można się spodziewać, że systemy komutacji optycznej z podziałem długości fali pozwolą na zrealizowanie elastycznej sieci komutowanej. Jednak brak optycznych przyrządów spełniających pewne funkcje powoduje, że trudno jest obecnie zrealizować sieć opartą na takim systemie komutacji. W ostatnich latach nastąpił jednak znaczny postęp w dziedzinie opracowywania optycznych podzespołów komutacyjnych i innych przyrządów, takich jak pamięci dla systemów komutacyjnych z podziałem czasowym elementów i podzespołów dla systemów komutacji optycznej z podziałem częstotliwości (FDM) jak również kompletnych systemów doświadczalnych i koncepcji ich architektury.

Rys. 4.2 Trzy rodzaje sieci z komutacją fotoniczną

Gdy rozważymy zastosowanie komutacji fotonicznej do systemu komutacyjnego o dużej pojemności, w sieci komutowanej z podziałem przestrzennym (SD) napotkamy problemy. Głównymi problemami jest gwałtowna wzrastająca liczba optycznych punktów skrzyżowań i dużej liczby światłowodów doprowadzonych do wejść i wyjść. Rozwiązaniem tych problemów są fotoniczne komutowane sieci z podziałem czasowym (TD) i z podziałem długości fali (WD) które nie mają jako takich ograniczeń co ilości punktów skrzyżowań (węzłów).

Sieci komutowane z podziałem długości fali (WD) posiadają niewątpliwe zalety w porównaniu do sieci komutowanych z podziałem czasowym (TD). Pierwszą z nich jest niezależność sygnałów przesyłanych w kanałach na poszczególnych długościach fali od przepływności. Tak więc sygnały szerokopasmowe o różnych przepływnościach mogą być komutowane bez trudności. Drugą zaletą jest fakt, że nie zachodzi potrzeba pracy z dużymi przepływnościami w układach sterujących procesami komutacyjnymi. W sieci komutowanej z podziałem czasowym, wymagane są szybkie operacje w procesie komutacji, nie tylko w samej sieci komutowanej, ale także w układach sterujących. Tak na przykład, jeśli 32-kanałową grupę sygnałów o przepływności 150 Mbit/s zwielokrotniono czasowo, szybkość działania układów sterujących i pamięci sterujących osiąga 4,8 Gbit/s. Z drugiej strony, sieć komutowana z podziałem długości fali sterowana jest za pomocą przestrajania długości fali. Szybkie przestrajanie nie jest wymagane w sieciach z komutacją łączy. Dlatego, konwencjonalne o powolnym działaniu układy elektroniczne, których szybkość działania wyrażana jest w mikrosekundach lub milisekundach, mogą być stosowane w układach sterujących. Co więcej system komutacyjny z podziałem długości fali ma potencjalne możliwości rozbudowania go do rozmiarów sieci o dużym zasięgu w powiązaniu z systemem transmisyjnym o zwielokrotnieniu z podziałem długości fali.

4.2. Technika komutacji z podziałem długości fali (WD)

Układ komutacyjny z podziałem długości fali (układ komutacyjny λ), stanowi podstawowy element sieci komutowanej WDM. Układ komutacyjny łączy sygnały wyjściowe, które są następnie przekazywane przez system transmisyjny. Istnieją dwie koncepcje układów komutacyjnych tego rodzaju, jak to pokazano na rysunkach 4.3a i 4.3b [12]:

Rys. 4.3. Układ komutacyjny z podziałem długości fali.

W układzie komutacyjnym λ przedstawionym na rysunku 4.3a sygnał wejściowy WDM rozdzielono na szereg gałęzi i sygnały z każdej gałęzi doprowadzono do indywidualnych przestrajalnych filtrów długości fali, z których każdy wydziela sygnał o określonej długości fali ze zwielokrotnionego sygnału wejściowego. Wyjściowy sygnał optyczny z każdego z przestrajalnych filtrów w funkcji długości fali doprowadzono następnie do sterowanego optycznie modulatora. Sygnał ten moduluje intensywność optycznego sygnału nośnego o ustalonej uprzednio częstotliwości, który uzyskiwany jest z optycznego sygnału odniesienia za pomocą filtru o stałej długości fali. W procesie tym, długości fali sygnału wejściowego λ_a, λ_b... aż do λ_z poddano przemianie odpowiednio na długości fali λ₁, λ₂... aż do λ_n bez jakiejkolwiek straty informacji, w wyniku czego otrzymuje się przemianę długości fali. Co więcej, za pomocą sterowania zespołu filtrów strojonych w celu wybrania sygnału o tej samej długości fali, sygnały nośne o różnych długościach fali można zmodulować tą samą informacją. W ten sposób realizowana jest funkcja rozsiewcza [6]. Jeśli funkcja rozsiewcza nie jest potrzebna, można uniknąć wprowadzania tłumienia jakie powstaje w wyniku rozgałęzienia sygnału optycznego na wiele gałęzi, jak to pokazano na rysunku 4.3a, stosując inny rodzaj filtru długości fali, który może wydzielać sygnał o określonej długości fali z sygnału WDM, jak to pokazano na rysunku 4.3b.

Wielostopniowe sieci komutowane są niezbędne do tworzenia systemów komutacyjnych o dużej pojemności. Zaproponowano w tym celu zastosowanie układu sieci komutowanej λ^m, przykład takiej sieci przedstawia rys. 4.4.

Rys. 4.4. Sieć komutowana λ³

demultiplekser (DMUX) i multiplekser (MUX) usytuowane są w połączeniach międzystopniowych. Pomiędzy wyjściami poszczególnych demultiplekserów DMUX, a wejściami poszczególnych multiplekserów MUX przewidziane są połączenia optyczne, które stwarzają dla każdego układu komutacyjnego λ, potencjalne możliwości uzyskiwania połączeń z każdym układem komutacyjnym następnego stopnia. Jak to pokazano na rysunku 4.4 sieć komutowana λ³ ma z łączy wejściowych i wyjściowych, przy czym każde z nich zwielokrotnione jest z-krotnie z podziałem długości fali. Dlatego pojemność (liczba abonentów) sieci λ³ wynosi z².

4.3. Doświadczalny system komutacyjny z podziałem długości fali

Doświadczenia z systemem komutacyjnym z podziałem długości fali, w którym wykorzystano filtry długości fali oparte na przestrajalnych diodach laserowych DFB InGaAsP/InP sterowanych przesunięciem fazy [13] miały na celu zbadanie możliwości realizacji systemu komutacyjnego opartego na dzisiejszej technice półprzewodnikowych przestrajalnych filtrów długości fali. Przykładowy schemat blokowy doświadczalnego fotonicznego systemu komutacyjnego z podziałem długości fali
przedstawia rys. 4.5

Rys. 4.5. Doświadczalny system komutacyjny z podziałem długości fali.

System ten składa się z multipleksera z podziałem długości fali, układu komutacyjnego i demultipleksera z podziałem długości fali. Multiplekser z podziałem długości fali składa się z modulatorów na diodach laserowych [14], które modulują intensywność optycznych przebiegów nośnych wytwarzanych w źródłach światła odniesienia, odpowiadających sygnałom kanałów 1 do N i przepuszczanych następnie przez układy sumowania i rozdzielania sygnałów. W układzie komutacyjnym wchodzący sygnał WDM rozdzielono i jego sygnały składowe doprowadzono do indywidualnych przestrajalnych filtrów długości fali, z których każdy wydziela sygnał o określonej długości fali. Sygnał świetlny z wyjścia przestrajalnego filtru długości fali przekształcono następnie na sygnał elektryczny w przetworniku optoelektronicznym. Optyczny przebieg nośny o ustalonej z góry długości fali zmodulowano następnie intensywnościowo w modulatorze na diodzie laserowej sygnałem elektrycznym z wyjścia przetwornika optoelektronicznego. Demultiplekser z podziałem długości fali składa się z rozdzielacza optycznego, filtrów o ustalonej długości fali i przetworników optoelektronicznych.

Liczba kanałów z podziałem długości fali N w tej sieci komutacji fotonicznej zależna jest głównie od własności filtrów przestrajalnych. Filtr na diodzie laserowej DFB, sterowanej za pomocą przesunięcia fazy ma tę zaletę, że ma szeroki zakres przestrajania długości fali i wąskie pasmo przepustowe o stałym wzmocnieniu i stałej szerokości pasma w zakresie przestrajania. Wzmocnienie optyczne filtrów przestrajalnych i charakterystyki szumu emisji spontanicznej określają wymaganą moc na wejściu filtru. Wartości obliczonej mocy szczytowej na wejściu filtru, biorąc pod uwagę spontaniczną emisję szumów filtru, wynoszą - 31,5 dBm i - 38,5 dBm, aby zapewnić uzyskanie elementowej stopy błędu BER = 10^-10 dla przepływności sygnału 200 Mbit/s, pod warunkiem, że wzmocnienie optyczne filtru przestrajalnego wynosi odpowiednio 15 i 75. Zakładając moc szczytową na wyjściu modulatora 3 dBm i 5 dB tłumienie sprzężenia, wzmocnienia optyczne od 15 do 75 mogą być przypisane maksymalnemu tłumieniu układów, w których następuje kombinacja i rozdzielanie sygnałów, podczas gdy margines eksploatacyjny wynosi 3,5 dB. Dlatego można stąd wyciągnąć wniosek, że wartości n mogą wynosić odpowiednio 8 i 16, podczas gdy należy się liczyć z tłumieniem jednostopniowego sprzęgacza optycznego w układzie sumowania i rozdziału sygnałów rzędu 0,5 dB.

Wraz z poprawą wzmocnienia optycznego filtrów i zastąpieniem optycznego układu sumowania sygnałów przez multiplekser z podziałem długości fali o małych stratach, N może ulec zwiększeniu. Na przykład, wymaganą moc szczytową na wejściu filtru można zmniejszyć do -43 dBm przy zastosowaniu filtru o wzmocnieniu optycznym rzędu 200.

W rezultacie można będzie przypisać tłumienie rzędu 32,5 dB multiplekserowi z podziałem długości fali i optycznemu układowi rozdzielania sygnałów. Tak więc N może osiągnąć 200 przy zastosowaniu multipleksera z podziałem długości fali o tłumieniu 10 dB i rozdzielacza optycznego o tłumieniu 22,5 dB.

4.4. Koherentne fotoniczne systemy komutacyjne z podziałem długości fali

Przyszłościowa sieć szerokopasmowa powinna obejmować wiele rozmaitych usług, takich jak: telefonia, szybka transmisja danych, przesyłanie obrazów nieruchomych oraz usługi wizyjne. Szybkie systemy z komutacją pakietów obejmą także szereg rodzajów usług. Jednak szerokopasmowy system z komutacją łączy nadal będzie atrakcyjny do realizacji szerokopasmowych usług telekomunikacyjnych o dużej przepływności, nawet w przyszłościowych szerokopasmowych sieciach zintegrowanych [15]. Koherentne systemy komutacyjne z podziałem długości fali są bardzo atrakcyjne w zastosowaniu do takich szerokopasmowych systemów z komutacją łączy. W zastosowaniu do systemów z komutacją łączy, praca z bardzo dużymi przepływnościami nie jest wymagana w urządzeniach komutacyjnych z komutacją z podziałem długości fali. W takim przypadku można zastosować pewnego rodzaju sterowany komputerowo układ przestrajania długości fali oscylatora lokalnego [16], dla uzyskania dostępu przypadkowego do kanałów z podziałem długości fali. Ponadto, technikę komutacji koherentnej można zastosować w systemach z podziałem czasowym [17] lub w systemach z komutacją pakietów [18] w połączeniu z techniką szybkiej komutacji długości fali oscylatorów lokalnych. Doświadczenia w dziedzinie szybkiej komutacji długości fali były już demonstrowane z użyciem wielosekcyjnych diod laserowych DFB lub DBR. Dalsze badania i prace rozwojowe w dziedzinie układów szybkiego przestrajania długości fali są jednak nadal wymagane.

Systemy koherentne komutacji fotonicznej odznaczają się dwiema doskonałymi własnościami:

1) małą stopą błędów w komutacji spowodowanych przesłuchami przy komutacji sygnałów zwielokrotnionych z podziałem długości fali o dużej gęstości zwielokrotnienia.

2) zdolnością do tworzenia systemów o dużej pojemności (o dużej liczbie abonentów).

Głównym elementem koherentnego systemu komutacyjnego z podziałem długości fali jest koherentny układ komutacyjny, wykorzystywany do realizacji przemiany długości fali w koherentnym systemie z podziałem długości fali. W koherentnym układzie komutacyjnym, wybór kanałów z podziałem długości fali realizowany jest na poziomie pośredniej częstotliwości, a nie na poziomie sygnału optycznego, przy czym wykorzystywane są filtry pośredniej częstotliwości o bardzo ostrej charakterystyce odcięcia i bardzo silnym tłumieniu poza pasmowym. Dlatego możliwe jest uzyskanie małej stopy błędów w komutacji, spowodowanych przesłuchami przy komutacji sygnałów zwielokrotnionych z podziałem długości fali o dużej gęstości zwielokrotnienia w porównaniu z konwencjonalnymi systemami komutacji z podziałem długości fali, w których zastosowano przestrajalne filtry długości fali. Przykładową strukturę koherentnego fotonicznego systemu komutacyjnego z podziałem długości fali przedstawia rysunek 4.6. Układ składa się z multipleksem i demultipleksera z podziałem długości fali i koherentnego układu komutacyjnego. W systemie tym brane jest pod uwagę zastosowanie metody modulacji z przesuwem częstotliwości (FSK), gdyż system FSK jest najlepszy z punktu widzenia szerokości linii widmowej i modulacji lasera. Na rysunku 4.6 drogi sygnału świetlnego oznaczone są liniami ciągłymi a drogi sygnału elektrycznego - liniami
przerywanymi.

Rys.4.6 Koherentny system komutacyjny z podziałem długości fali

Ruch generowany przez każdego z użytkowników (s₁, s₁...,s_n) zwielokrotniany jest za pomocą krotnicy (multipleksera) z podziałem długości fali, przy wykorzystaniu „grzebienia” długości fali λ₁, λ₂..., λ_n . Multiplekser z podziałem długości fali może być usytuowany w pobliżu koherentnego układu komutacyjnego lub też w pobliżu skupiska użytkowników i wykorzystywanych przez nich terminali. Sygnał WDM z multipleksera z podziałem długości fali przesyłany jest do koherentnego układu komutacyjnego za pomocą linii transmisyjnej na światłowodzie jednomodowym.

W układzie komutacyjnym λ sygnał wejściowy WDM rozdzielono i jego poszczególne składowe doprowadzono do indywidualnych koherentnych odbiorników optycznych z oscylatorami lokalnymi o przestrajalnej długości fali (LO). W każdym z koherentnych odbiorników optycznych, żądany kanał, w którym przekazywany jest sygnał, można wyselekcjonować za pomocą przestrajania długości fali sygnałem sterującym z układu sterującego i zdemodulować. Każdy ze zdemodulowanych sygnałów elektrycznych z koherentnego odbiornika optycznego doprowadzono na wejście diody laserowej (DFB lub DBR) o pojedynczej długości fali w celu wytworzenia na wyjściu sygnału optycznego FSK. Długości fal diod laserowych są uprzednio ustalone, tak aby odpowiadały długościom fal, λ₁, λ₂..., λ_n jak to pokazano na rysunku 4.6.

Proces ten kończy proces przemiany długości fal. Jako przykład można zauważyć na rysunku 4.6, że długości fal oscylatorów lokalnych koherentnych odbiorników optycznych od 1 do n nastrojone są na λ^'₂ i λ^'₁ w celu wybrania kanałów o długości fali odpowiednio λ₂ i λ₁. Długości fali λ^'₁, λ^'₂..., λ^'_n różnią się od długości fal sygnału λ₁, λ₂..., λ_n o mikrofalową częstotliwość pośrednią (IF). W rezultacie przemiana długości fal z λ₁ na λ₂ i λ₁ do λ_n realizowana jest przy wykorzystaniu koherentnych odbiorników optycznych od 1 do n. Możliwe są najrozmaitsze kombinacje przemiany częstotliwości. Co więcej możliwa jest realizacja funkcji rozsiewczej przez wysterowanie wszystkich koherentnych odbiorników optycznych tak, aby nastrojono je na ten sam kanał optyczny.

Po stronie wyjściowej koherentnego układu komutacyjnego λ, sygnały optyczne otrzymane w wyniku przemiany długości fali zwielokrotniono, aby utworzyć sygnał wyjściowy WDM, który przesłano do demultipleksera z podziałem długości fali. Tutaj, komutowany sygnał każdego z użytkowników otrzymywany jest przy zastosowaniu koherentnego odbiornika optycznego z oscylatorem lokalnym o stałej częstotliwości.

5. Szerokopasmowa Sieć wielkomiejska.

Zaproponowane w poprzednim rozdziale systemy przełączające są bardzo atrakcyjne do realizacji szerokopasmowej sieci MAN, która może zapewnić szerokopasmowe usługi dla ponad 1000 abonentów rozmieszczonych w obszarze kilkunastu kilometrów kwadratowych [12]. Na szczególną uwagę zasługują koherentne systemy przełączające WD. Strukturę MAN ( sieci wielkomiejskiej ) wykorzystującą koherentne systemy WD ilustruje rys. 5.1. Głównymi składowymi takiego systemu są przełącznik tranzytowy ( TS ) oraz lokalne linie przełączające ( LS ).

Rys.5.1. Struktura MAN wykorzystująca koherentne systemy przełączające WD

Sygnały użytkownika są multipleksowane w lokalnych liniach przełączających (LS) i tworzą koherentne sygnały WDM, które są następnie transmitowane do przełącznika tranzytowego (TS). Przełącznik tranzytowy jest utworzony za pomocą wielostopniowego połączenia
koherentnych przełączników długości fali jak to przedstawia rys. 5.2.

Rys.5.2. Przełącznik tranzytowy TS

W koherentnym przełączniku tranzytowym TS jest przeprowadzana zamiana długości fali i odpowiednie przełączenia. Przy realizacji takiej sieci należy zwrócić szczególną uwagę na następujące aspekty:

1. Liczba kanałów o różnych długościach fali

2. Poziom mocy optycznej

3. Zsynchronizowanie długości fali

A. Liczba kanałów WD

Liczba kanałów WD jest określona poprzez zakres dostrajania źródła światła (LD) oraz wymaganą separację kanałów aby wyeliminować przesłuch (rys. 5.3.)

Rys. 5.3. Czynniki które określają liczbę długości fali (lokalny zakres przestrajania oscylatora i separację kanałową).

Obliczenia i eksperymenty pokazują że wymagana separacja sygnałów wynosi około 10 GHz, w przypadku rozważania detekcji z użyciem optycznego dualnego filtru FSK dla sygnału 1,2 Gbit/s. Dlatego można umieścić więcej niż 55 kanałów WDM dla sygnałów o przepływności Gbit/s. Pojemność linii wynosi 3025 i 166375 dla λ³ i λ⁵ sieci przełączających.

Gdy zastosujemy MUX i DMUX długości fali oraz optyczne dzielniki w tym systemie oparte na wielostopniowych połączeniach elementów 2x1 (1x2) Macha-Zehndera (M-Z) lub sprzęgaczy optycznych 2x2. należy zapewnić N=2^w gdzie N to liczba kanałów a w to ilość stopni. Uzyskanie 32 kanałów WD jest proste, w rezultacie wartość pojemności linii sięgają odpowiednio 1024 i 32768 dla λ³ i λ⁵ sieci przełączających.

B. Diagram poziomu mocy optycznej

W tym systemie przyjęto że będzie pracował na długości fali 1,55um przy tłumieniu światłowodu 0,25 dB/km. Ponadto przyjęto że, czułości odbiornika -45dBm, margines 6dB i dopuszczalne straty 39dB. Przy takich parametrach można uzyskać wartość czułości odbioru -45 dBm przy 1,2 Gbit/s dla systemu CPFSK i 400 Mbit/s dla systemu detekcji pojedynczego filtru.

Multipleksery i demultipleksery w sieci międzystopniowej składają się z  w - tego stopnia składowych połączeń elementów 2x1 (1x2) Mach - Zehndera według wzoru:

w=log₂N (5.1)

gdzie N określa liczbę kanałów.

System przełączający możemy podzielić na dwie części jak to pokazuje rys. 5.4.

Rys. 5.4. Dwie wydzielone części przełączającego systemu dla rozważania poziomu mocy optycznej.

Część pierwsza pokazuje drogę sygnału od złącza liniowego, lokalnego przełącznika (LS) do koherentnego odbioru z przełączaniem długości fali. W pierwszej części należy zwrócić szczególną uwagę na długość światłowodu gdyż wraz ze wzrostem długości światłowodu maleje liczba dostępnych kanałów WD co jest zilustrowane na rys. 5.5.

Rys 5.5.Liczba potencjalnie dostępnych kanałów WD w funkcji długości linii.

Ważnymi parametrem dla elementów składowych czyli M-Z lub sprzęgaczy 2x2 jest strata/stopień ( L_MUX ) w połączeniu lokalnym (LS) lub po stronie zewnętrznego portu koherentnego przełącznika długości fali (rys. 5.4). Nawet gdy użyjemy komercjalnie dostępnych sprzęgaczy optycznych w multiplekserach LS lub przełącznikach koherentnych gdzie L_MUX=3.2dB możliwa jest transmisja na odległość 15 km używając 32 kanałów WD. Piętnastokilometrowa długość linii transmisyjnej jest wystarczająco duża do uzyskania szerokopasmowej sieci MAN. Istnieje możliwość na większe odległości jeżeli uzyska się mniejszą stratę elementów multipleksacji.

Druga część systemu przełączającego realizuje połączenie międzystopniowe. W drugiej części systemu mamy ścisłą zależność między liczbą kanałów WD i stratą mocy. Wraz ze wzrostem liczby kanałów wzrastają straty mocy optycznej, co jest zilustrowane na rys. 5.6.

Rys. 5.6. Zależność mocy optycznej od liczby kanałów

Jednakże optyczna strata mocy optycznej może być zredukowana przez ograniczenie ilości stopni multiplekserów i demultiplekserów oraz wzrost liczby połączonych ze sobą linii. Przykład międzystopniowej sieci pokazuje rys. 5.7.

Rys. 5.7 Międzystopniowe połączenie sieci przełączającej.

W tej sieci międzystopniowej multipleksery i demultipleksery skonstruowane są przy pomocy (w-1) stopni elementów. W sieci międzystopniowej gdy użyjemy 32x8 (8x32) MUX (DMUX) oraz 4 wzajemnie połączonych linii możemy być osiągnąć połączenie 32 kanałów WD w zakresie dopuszczalnych strat. Obecnie dostępne elementy czyli MUX/DMUX zapewniają 3 dB stratę. Straty mocy optycznej możemy kompensować przez zastosowanie wzmacniaczy optycznych, taki wzmacniacz optyczny ma dosyć szerokie pasmo i wzmocni nam wiele długości fali jednocześnie. Więc wprowadzenie takiego wzmacniacza może zwiększyć dopuszczalne straty dla sieci międzystopniowej

C. Synchronizacja długości fali.

Aby osiągnąć wielostopniowe sieci przełączające WD które pokazuje rys. 5.1. indywidualne długości fali dla wejścia i wyjścia sygnału WDM każdego przełącznika długości fali powinny być dokładnie takie same. Zatrzaskiwanie długości fali optycznych źródeł WDM może być wykorzystane do osiągnięcia synchronizacji długości fali.

W celu zademonstrowania poszczególnych funkcji jakie występują w koherentnym układzie komutacyjnym przeprowadzono doświadczenia z dwukanałowym układem o synchronizowanych długościach fal. Na rysunku 5.8 [19] przedstawiono schemat blokowy doświadczalnego układu komutacyjnego. Układ ten składa się z multipleksera z podziałem długości fali, koherentnego układu komutacyjnego λ i układu sterującego do synchronizacji długości fali.

Rys. 5.8. Koherentny fotoniczny system komutacyjny z podziałem długości fali.

Aby uzyskać synchronizację długości fali zastosowano tu metodę „impulsu odniesienia”. Przebieg generowany w diodzie laserowej „przeszukującej” kierowany jest dwiema drogami: bezpośrednio i poprzez rezonator Fabry-Perot do multipleksera z podziałem długości fali i do układu komutacyjnego λ. Długości fali diod laserowych są kontrolowane w taki sposób, że czas generacji impulsów, jakie powstają w wyniku dudnienia pomiędzy światłem generowanym w diodach laserowych nadajników i diodą laserową układu przeszukującego jest zbieżny z czasem generacji impulsów na wyjściu rezonatora Fabry-Perota [20], zarówno w multiplekserze z podziałem długości fali jak i w układzie komutacyjnym λ. W rezultacie, każda z długości fali odpowiedniej diody laserowej w multiplekserze z podziałem długości fali i w układzie komutacyjnym jest stabilizowana w odniesieniu do odpowiedniej częstotliwości rezonansowej rezonatora Fabry-Perota. W tym procesie osiąga się synchronizację długości fali pomiędzy sygnałami na wejściu i na wyjściu torów WDM układu komutacyjnego. W ramach tego doświadczenia, odchylenia częstotliwości optycznych pomiędzy odpowiednimi diodami laserowymi w multiplekserze z podziałem długości fali i w układzie komutacyjnym λ ograniczono do mniej niż 2,7% odstępu międzykanałowego (8 GHz) [19].

W nadajnikach zastosowano przestrajalne diody laserowe DBR na falę rzędu 1,55 μm w nadajnikach, oscylatorach lokalnych i w układzie przeszukującym. Transmitowane i komutowane sygnały są to sygnały optyczne FSK o przepływności 280 Mbit/s z dewiacją częstotliwości 1 GHz. Odstęp międzykanałowy sygnałów WDM ustalono na 8 GHz, co jest wystarczające, aby uniknąć przesłuchów międzykanałowych aż do przepływności 400 Mbit/s [17]. Koherentne odbiorniki optyczne w układzie komutacyjnym λ są to odbiorniki zrównoważone z detekcją z pojedynczymi filtrami FSK [18] o paśmie przepustowym od 400 MHz do 1,4 GHz. Szerokość dudnieniowych linii widmowych pomiędzy dwiema diodami laserowymi DBR wynosiła około 30 MHz, co oznacza, że linie te są wystarczająco wąskie, aby można było zastosować detekcję z pojedynczymi filtrami [18]. Sprzęgacze na światłowodach jednomodowych zastosowano jako multipleksery z podziałem długości fali i rozdzielacze optyczne.

Zaproponowany fotoniczny system przełączający z podziałem długości fali WD używający koherentnego przełącznika długości fali jest bardzo atrakcyjny do szerokopasmowych sieci. Do zalet systemu należą:

• Niski przesłuch międzykanałowy dla gęsto rozmieszczonych sygnałów WDM

• Duże pojemności linii

Jak wynika z powyższych rozważań przy pomocy koherentnego fotonicznego systemu przełączania WD możliwa jest realizacja szerokopasmowej sieci MAN, która pozwala na uzyskanie pojemności większej niż 1000 linii.

6. wnioski końcowe

Systemy ze zwielokrotnieniem optycznym są szczególnie atrakcyjne w systemach transmisji światłowodowej. w porównaniu z tradycyjnymi systemami opartymi na multipleksacji i demultipleksacji elektronicznej systemy optyczne mają wiele przewag. Główną z nich jest uzyskiwanie znacznie większych przepustowości toru światłowodowego oraz brak konieczności oddzielnej regeneracji każdej długości fali (WDM, FDM).

Na szczególną uwagę zasługują systemy WDM i FDM umożliwiają one największe przepustowości toru światłowodowego, gdyż każdy sygnał danych jest przesyłany na ściśle określonej długości fali. Niema uzależnienia się poszczególnych sygnałów, jak to występuje w systemach OTDM, SCM.

OTDM, SCM są to systemy w których multipleksacja i demultipleksacja odbywa się na drodze optycznej jednak każdy z transmitowanych sygnałów umieszczony jest w ściśle określonej szczelinie czasowej, więc nie zwiększają pojemności transmisyjnej rozumianej jako maksymalna wartość przepływności binarnej toru. Powodują jedynie rozdzielenie czasowe bitów poszczególnych sygnałów informacyjnych.

System SCM który nie zwiększa przepływności toru światłowodowego jednak jest bardzo atrakcyjny dla transmisji sygnałów telewizyjnych o wysokiej rozdzielczości. Główną zaleta tego systemu jest brak konieczności przetwarzania sygnału w stacji naziemnej, odebrany sygnał jest sygnałem o modulacji FM i po ewentualnym dokonaniu przemiany częstotliwości i wzmocnieniu bezpośrednio moduluje laser półprzewodnikowy.

Systemy WDM w połączeniu z innymi technologiami np. komutacją fotoniczną są pewną perspektywą telekomunikacji XXI wieku. Stymulacja ich rozwoju jest potrzebą dostarczania użytkownikowi szerokiej gamy usług, od telefonii po szeroko rozumiane usługi multimedialne.

Zakres usług telekomunikacyjnych, które można udostępnić abonentowi poprzez sieci światłowodowe jest coraz większy. Usługi multimedialne jak video na życzenie, telewizja interaktywna, telemetria, internet i wiele innych bardzo szybko zdobywają szeroki krąg użytkowników. Jednak popularność usług multimedialnych w dużym stopniu zależy od kosztów realizacji. Technika WDM daje możliwości znacznego zwiększenia przepustowości istniejącej infrastruktury sieciowej przy nieznacznych nakładach finansowych. Koszty typowych urządzeń multipleksujących i demultipleksujących stanowią niewielką część nakładów poniesionych na rozbudowę linii - zwiększania ilości włókien w kablu lub wymiany kabla na nowy.

Celem niniejszej pracy było przedstawienie stanu techniki w zakresie rozwiązań systemów zwielokrotnienia optycznego. W tej pracy skupiłem się na elementach, które maja wpływ na transmisję.

Zrealizowanie tej pracy dyplomowej pomogło mi dokładniej poznać istotne problemy z dziedziny telekomunikacji oraz zapoznać się z zagadnieniami realizacji systemów i sieci optycznych.

Niniejsza praca może być wartościowym materiałem dla osób, które chciałyby zdobyć wiadomości dotyczące zasad przetwarzania i transmisji sygnałów w systemach optycznych oraz wykorzystaniu tych technik w telekomunikacji.

7. Literatura

1. „Wstęp do współczesnej telekomunikacji światłowodowej” - J. Siuzdak, WKŁ, Warszawa 1997

2. „Łączność światłowodowa” - M. Marciniak, WKŁ, Warszawa 1998

3. „Zastosowanie multipleksacji z podziałem falowym w sieciach szerokopasmowych” - Przegląd telekomunikacyjny nr 7/1997, s. 409 - 413.

4. „Perspektywy rozwoju sieci transportowej SDH w TP S.A.” - Przegląd telekomunikacyjny nr 11/1997, s. 682 - 688.

5. „NEC Spectral Wave^TM Wavelenght - division Multipexing System” - ISSUE 1.1 Jul. 1997.

6. „Optoelektronika i technika światłowodowa”- J.E Midwinter, Y.L. Guo, WKŁ, Warszawa 1995.

7. „Podstawy systemów światłowodowych” - J.K. Zientkiewicz, Wydawnictwo Uczelniane PL, Lublin 1997.

8. „Podstawy telekomunikacji światłowodowej” - K. Holejko, Francusko -Polska Wyższa Szkoła Nowych technik Informatyczno-Komunikacyjnych, Poznań 1995.

9. „Nowe techniki światłowodowe” - J. Siuzdak, Instytut Telekomunikacji PW Warszawa 1996.

10. „Jednomodowe włókno światłowodowe TruWave^® technologia ΧΧΙ wieku” - Przegląd telekomunikacyjny nr 8/1997, s. 495 - 498.

11. „Fiber-optic comunication systems” -John Wiley & Sons, Inc., New York 1992.

12. „A photonic wavelenght - division switching system using tunable laser diode filters” S. Suzuki et al. (1990) J. Lightwave Technol. LT-8(5), 660 - 666.

13. „1,5 μm tunable wavelenght filter using phase-shift controllable DFB LD with wide tuning range and high constans gain” K. Numai et al. (1988) Proc. ECOC'88, pt. 1, 243.

14. „An experiment on photonic wavelenght - division and timedivision hybrid switching” M. Nishio et al. (1989) Proc. 2nd Topica Meeting on Photonic Switching, 1989 pp. 98 - 100.

15. „Very high speed and high capacity packet switching for broadband ISDN” H. Suzuki et al. (1986) Conf. Rec. ICC'86, Toronto, Ont., Canada, June, 1986, 749 - 754.

16. „Random access optical heterodyne receiver for coherent FDM Broadcasting systems” S. Yamazaki et al. (1989) Electron. Lett. 25, 507 - 508.

17. „Photonic wavelenght - division and timedivision hybrid switching systems utilizing coherent optical detection” N. Himosaka et al. ECOC'89, Gothenburg, Sweden, Sept. 1889.

18. „A photonic knockout switch for high-speed packet networks” K. Y. Eng (1987) Proc. GLOBECOM'87, Tokyo, Japan, Nov. 1987 1500 - 1510.

19. „ A coherent photonic wavelenght - division switching system for broadband networks” M. Fujiwara et al. (1990) J. Lightwave Technol. LT-8(3), 416 - 422.

20. „Density spaced FDM optical coherent system with near quantum-limited sensitivity and computer-controlled random access channel selection” B. Glance et al. (1989) Electron. Lett., 25, 883 - 885.

1

55

EMBED Visio.Drawing.5

EMBED Visio.Drawing.5

EMBED Visio.Drawing.5

EMBED Visio.Drawing.5

EMBED Visio.Drawing.5

EMBED Visio.Drawing.5

EMBED Visio.Drawing.5

EMBED Visio.Drawing.5

EMBED Visio.Drawing.5

EMBED Visio.Drawing.5

EMBED Visio.Drawing.5

EMBED Visio.Drawing.5

EMBED Visio.Drawing.5

EMBED Visio.Drawing.5

EMBED Visio.Drawing.5

EMBED Visio.Drawing.5

EMBED Visio.Drawing.5

EMBED Visio.Drawing.5

EMBED Visio.Drawing.5

EMBED Visio.Drawing.5

EMBED Visio.Drawing.5

EMBED Visio.Drawing.5

EMBED Visio.Drawing.5

EMBED Visio.Drawing.5

EMBED Visio.Drawing.5

EMBED Visio.Drawing.5

EMBED Visio.Drawing.5

EMBED Visio.Drawing.5

EMBED Visio.Drawing.5

EMBED Visio.Drawing.5

EMBED Visio.Drawing.5

EMBED Visio.Drawing.5

EMBED Visio.Drawing.5

EMBED Visio.Drawing.5

EMBED Visio.Drawing.5

EMBED Visio.Drawing.5

EMBED Visio.Drawing.5

EMBED Visio.Drawing.5

---