TechShape.ru

Информационные технологии

Основные разделы

Расчет длины регенерационного участка

) Расчет мощности шума вносимого усилителем.

Используемые оптические усилители имеют ряд отличительных особенностей. Одна из них состоит в том, что в отсутствии входного сигнала усилитель является источником спонтанного излучения фотонов. Спектр излучения зависит от формы энергетической зоны атомов эрбия и от статистического распределения заселенностей уровней зоны. Спонтанно образованные фотоны, распространяясь по волокну в активной зоне усилителя EDFA, тиражируются, в результате чего создаются вторичные фотоны на той же длине волны, с той же фазой, поляризацией и направлением распространения. Результирующий спектр спонтанных фотонов называется усиленным спонтанным излучением (ASE - amplified spontaneous emission). Его мощность нормируется в расчете на 1 Гц и имеет размерность Вт/Гц. Если на вход усилителя подается сигнал от лазера, то определенная доля энергетических переходов, ранее работавшая на усиленное спонтанное излучение, начинает происходить под действием сигнала от лазера, усиливая входной сигнал. Таким образом, происходит не только усиление полезного входного сигнала, но и ослабление ASE. Но, несмотря на это, необходимо все же учитывать шумы, вносимые оптическими усилителями. Накопленный шум влияет на качество передаваемого сигнала, и в случае уменьшения ОСШ ниже требуемого уровня необходима регенерация сигнала. Потому необходимо рассчитать максимально возможное количество усилителей оптического сигнала, расположенное между регенераторами.

Мощность усиленного одним оптическим усилителем спонтанного излучения можно найти по формуле:

, (2)

где h - постоянная планка, h = 6,6252 · 10-34 Вт·с2;

ν - частота в соответствии с используемой длиной волны, ν =193.2· 1012 Гц;

nsp - коэффициент спонтанной эмиссии, nsp = 2, поскольку распространяются две моды поляризации;

η - квантовая эффективность, η = 1;

G - коэффициент усиления усилителя, раз (в абсолютных единицах измерения), G=100.

Тогда

Мощность шума Pш_ASE усилителя для полосы частот, в которой осуществляется передача сигнала (Δf=100ГГц):

(3)

Тогда

Располагая вычисленными характеристиками шума, вносимого оптическим усилителем, можно найти максимально возможное количество оптических усилителей, после прохождения которых сохраняется требуемое отношение сигнал-шум.

) Расчет отношения сигнал-шум.

При передаче сигнала по волоконно-оптической линии с усилителями EDFA происходит накопление шумов. Данное явление обусловлено двумя факторами: усилением входного шума и добавлением к нему усиленного спонтанного излучения. Входным шумом для первого оптического усилителя является мощность шума нулевых флуктуаций, которой можно пренебречь.

Найдем абсолютный уровень сигнала:

, (4)

где - нулевой уровень сигнала ( В);

Для нахождения мощность шума на выходе k-го усилителя используется формула:

(5)

Для нахождения уровня шума на выходе k-го усилителя используется формула:

(6)

Тогда получим

Для нахождения отношения сигнал-шум в дБ на выходе k-го усилителя используется формула:

, (7)

где рвых - уровень сигнала на выходе оптического усилителя, дБ;

рш_ASE - уровень шума вносимого оптическим усилителем, дБ.

Тогда получим

Рассчитанные значения можно представить в виде графика (рисунок 14).

Помимо этого, на графике показаны уровни сигнала и шума после прохождения нескольких оптических усилителей, а также требуемое ОСШ в 25 дБ. Эти результаты справедливы для двух направлений передачи информации. Видно, что с увеличением количества оптических усилителей возрастает уровень накопленного шума в линии. Это ведет к уменьшению отношения сигнал-шум. На примере требуемое ОСШ сохраняется на выходе линии с использованием 7 оптических усилителей. Далее необходима регенерация сигнала, поскольку уровень накопленного шума достаточно высок. Его большее увеличение приведет к снижению качества передаваемой информации.

Перейти на страницу: 1 2

Еще статьи

Разработка автоматизированной системы контроля и управления технологическим процессом дожимной насосной станции
Создание современных АСУ ТП требует дальнейшего повышения качества управления за счет использования высокоэффективных алгоритмов управления. Использование таких алгоритмов сдерживалось их сложностью и аналоговой элементной базой. Даже широкомасштабный процесс перехода на цифровую элементную базу не обес ...

Все права защищены! 2019 - www.techshape.ru