Когерентные оптические системы связи с цифровой обработкой сигналов

Содержание

Введение  2

Глава 1 Способы повышения эффективности волоконно-оптических систем передачи 5

1.1. Перспективы развития волоконно-оптических систем передачи  5

1.2. Значение нанотехнологий в увеличении скорости передачи информации  7

Выводы по 1-ой главе  13

Глава 2 Способы повышения пропускной способности волоконнооптических систем передачи с помощью технологий TDM и WDM 14

2.1Энергетический и временной балансы волоконно-оптических систем передачи  14

2.2Сравнительный анализ информационной емкости волоконнооптических систем передачи на базе технологий TDM и WDM  16

2.3 Сравнительный анализ энергетического баланса ВОСП на базе технологий TDM и WDM….  19

2.4 Сравнительный анализ временных балансов ВОСП на базе технологий TDM и WDM…  22

2.5 Сравнительный анализ пропускной способности ВОЛС на базе технологий TDM и WDM..………………………………………………………………………………….  24

2.6 Измерения уровней оптических сигналов в системах DWDM 26

2.7 Выводы по 2-ой главе  39

Заключение  39

Список использованной литературы  41

Введение

Актуальность работы обусловлена постоянным ростом объемов информации, передаваемых по волоконно-оптическим системам передачи (ВОСП). Поэтому основной задачей является повышение пропускной способности и скорости передачи сигналов ВОСП.Скорость и пропускная способность ВОСП определяются возможностями оптических волноводов, быстродействием элементной базы электроники и оптоэлектроники. Совершенствование элементной базы зависит от уровня развития технологии производства и от успехов в создании новых материалов. Быстродействие элементной базы электроники определяется временем пролета электрона, следовательно, его скоростью и длиной затвора транзистора. Поэтому максимальная рабочая частота устройств обработки и передачи информации зависит от электронных характеристик материала и геометрических размеров микроэлементов.С уменьшением геометрических размеров точность изготовления элементной базы должна увеличиваться. Однако существуют технологические пределы, связанные с разбросом параметров, энергопотреблением и тепловыделением, а также физические пределы уменьшения размеров. Для дальнейшего повышения скорости передачи и быстродействия требуется переход на низкоразмерные структуры. В настоящее время наиболее перспективными являются низкоразмерные изотопические структуры, где имеет место чередование слоев из различных изотопов одного и того же вещества.Преимущества таких наноструктур заключаются в том, что исходные вещества (собственные изотопы химического элемента) близки по химическому составу (одинаковая электронная оболочка) и значениям постоянной кристаллической решетки. В то же время изотопы различны по физическим оптоэлектронным характеристикам (разные ширина запрещенной зоны, спины ядер, коэффициенты преломления, поглощения и т.д.). Это позволяет создавать пространственные ограничения для носителей заряда без посторонних химических элементов, ухудшающих оптоэлектронные характеристики материала. При этом получаемые «гетеропереходы» не будут вызывать напряжения кристаллической решетки и влиять на волновые функции свободных носителей заряда.В настоящее время наиболее «узким» местом для повышения скорости передачи информации ВОСП является оптический модулятор. Самым быстродействующим в настоящее время является модулятор Маха-Цендера (МЦМ). Исследование возможностей такого модулятора - важная и актуальная задача. Принцип работы МЦМ лежит в основе более совершенного модулятора на сверхрешетках (СВР).Максимальная рабочая частота модулятора МЦМ на СВР составляет 100ГГц.Использование изотопических сверхрешеток позволит повысить максимальную рабочую частоту оптического модулятора свыше 200 ГГ ц.В основе решения указанных проблем лежат:теоретические и прикладные исследования Убайдуллаева Р. Р., Мартинес- Дуарта Дж.М., Бутусова М.М., Верника С.М., Г алкина С. Л. и др.Задачи анализа и разработки методов оценки влияния параметров модулятора Маха-Цендера на качество оптической последовательности являются актуальными. Результаты диссертации направлены на решение этих задач и предназначены для использования при разработке новых модуляторов на базе МЦМ с использованием ИСВР.Объектом исследований является модулятор когерентных оптической связи. Предмет исследований - влияние параметров модулятора, когерентных оптической связи на качество оптической последовательности.Целью работы является оценка влияния параметров модулятора когерентных оптической связи и цифровой обработки сигналов. Для достижения поставленной цели в работе сформулированы и решены следующие основные задачи.Получение зависимости Q-фактора от параметров сигнала и помехи;Определение зависимости интеграла перекрытия сигналов в двух параллельных каналах МЦМ от его параметров;Выполнение расчета, позволяющего оценить влияние разности размеров сердцевины модуляторов типа Маха-Цендера на качество передачи;Получение зависимости коэффициента ошибок от разности Др размеров сердцевины модулятора, позволяющей оценить влияние технологии на качество передачи.Методы исследований. В проводимых исследованиях используются методы теории волновых процессов, теории информации, теории передачи сигналов, математическое моделирование, мезоскопической физики. Практическая значимость работы состоит в том, что исследованы потенциальные возможности модулятора МЦМ с учетом влияний технологий, предложен новый модулятор на основе изотопических сверхрешеток. За счет этого быстродействие МЦМ может повыситься более чем в 2,5 раза по сравнению со сверхрешетками из разных полупроводников и в 5 раз по сравнению с МЦМ из ниобата лития.

Список использованной литературы

Агравал, Г. Нелинейная волоконная оптика[Текст] / Пер. с англ. Под ред. П.В.Мамышева; - М.:Мир, 2015. -324 с.

Алексеев, Е.Б., Попов, А.Г., Попов, В.И. Волоконно-оптический коммутатор на интерферометрах Маха-Цендера [Текст] / Е.Б. Алексеев, А.Г. Попов, В.И. Попов // Телекоммуникации и транспорт. - 2011. - №8. - С.9-14.

Андреев, В.А., Бурдин, В.А., Попов, В.Б. Строительство и техническая эксплуатация волоконно-оптических линий связи: Учебник для вузов [Текст] / В.А. Андреев, В.А. Бурдин, В.Б.Попов; - М.: Радио и связь, 2015. - 200с.

Андреев, В.А., Бурдин, В.А., Попов, В.Б., Польников, А.И. Строительство и техническая эксплуатация волоконно-оптических линий связи: Учебник для вузов [Текст] / В.А. Андреев, В.А. Бурдин, В.Б.Попов А.И. Польников; - М.: Радио и связь, 2015. - 200с.

Айхлер, Ю., Айхлер Г. И. Лазеры. Исполнение, управление, применение [Текст] / Ю. Айхлер, Г. И. Айхлер; - М.: Техносфера,2008.-438с.

Бейли, Д., Райт, Э. Волоконная оптика. Теория и практика [Текст / Д. Бейли, Э. Райт; - М.: Кудиц-Образ, 2016. — 320 с.

Борисенко, В.Е., Воробьева, А.И., Уткина, Е.А. Наноэлектроника [Текст] / В.Е. Борисенко, А.И. Воробьева, Е.А. Уткина; - М.: «Бином», 2019. - 223 с.

Величко, М.А., Наний, О.Е., Сусьян, А.А. Новые форматы модуляции в оптических системах связи [Текст] / М.А. Величко, О.Е. Наний, А.А. Сусьян; LIGHTWAVE Russian Edition, №4. - 2015. - С.21-30.

Вербовецкий, А.А. Основы проектирования цифровых оптоэлектронных систем связи [Текст] / А.А. Вербовецкий; - М.: Радио и связь, 2000. - 159 с.

Верещагин И.К., Кокин С.М., Никитенко В.А., Селезнев В.А., Серов Е.А. Физика твердого тела [Текст] / И.К. Верещагин, С.М. Кокин, В.А. Никитенко, В.А. Селезнев, Е.А. Серов; - М.: Высшая школа, 2001. - 236с.

Власов, Н.А. Нейтроны [Текст] / Н.А. Власов - М.: Наука, 2015. - 426 с.

Гаврилов, С.А., Белов, А.Н. Электрохимические процессы в технологии микро- и наноэлектроники [Текст] / С.А. Гаврилов, А.Н. Белов; - М.: Высшее Образование, 2019. - 272 с.

Гаскевич, Е., Убайдулаев, Р. "PON-широкополосная мультисервисная сеть доступа" [Текст] / Е. Гаскевич, Р. Убайдулаев // ТелеМультиМедиа. - 2012.- №2(12), - С.29-32.

Гауэр, Дж. Оптические системы связи [Текст] / Пер. с англ. под ред.А.И. Ларкина; - М.: Радио и связь, 2015. — 504 с.

Герасименко, Н.Н., Пархоменко, Ю.Н. Кремний - материал наноэлектроники [Текст] / Н.Н. Герасименко, Ю.Н. Пархоменко - М.: Техносфера, 2017. - 352 с.

Гончаров, В.Л., Липская, М.А. Техническая эксплуатация ВОЛС [Текст] / В.Л. Гончаров, М.А. Липская; - Алматы: КазАТК, 2012. - 158 с.

Гочжун Цао, Ин Ван. Наноструктуры и наноматериалы. Синтез, свойства и применение [Текст] / Пер. с англ./ Под ред. В.Б. Зайцев. - М.: Научный мир, 2012. -515 с.

Гусев, А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии [Текст] /А.И. Гусев; - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. - 416 с.

Данилина, Т.И., Кагадей, В.А., Анищенко, Е.В. Технология кремниевой наноэлектроники. Учебное пособие [Текст] / Т.И. Данилина, В.А. Кагадей, Е.В. Анищенко; - Т.: В-Спектр, 2011. - 263 с.