устройство для увеличения пропускной способности волоконно-оптической линии передачи

Формула изобретения

Устройство для увеличения пропускной способности волоконно-оптической линии передачи, содержащее строительные длины оптического кабеля, оптические волокна которых соединены последовательно в муфтах, оптические усилители, последовательно включенные в оптические волокна так, что расстояние между оптическими усилителями разбито на элементарные секции, на каждой из которых последовательно соединены оптические волокна с хроматической дисперсией противоположного знака, а расстояние между оптическими усилителями и длина секций, мощность оптического излучения на выходе оптических усилителей и параметры оптических волокон выбраны так, что в линии передачи распространяются управляемые дисперсией солитоны, отличающееся тем, что оптические волокна в строительных длинах оптического кабеля имеют хроматическую дисперсию одного знака, введены компенсирующие оптические волокна с хроматической дисперсией противоположного знака, оптические волокна с повышенной нелинейностью и дополнительные кассеты в корпусе из термоизолирующего материала, которые установлены в муфтах, а компенсирующие оптические волокна и оптические волокна с повышенной нелинейностью уложены в дополнительные кассеты в корпусе из термоизолирующего материала и соединены в муфтах последовательно между собой и с волокнами строительных длин оптического кабеля.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области волоконно-оптической техники связи и может быть использовано при реконструкции протяженных волоконно-оптических линий передачи для увеличения их пропускной способности.

Известно устройство [1] для увеличения пропускной способности волоконно-оптической линии передачи, включающее компенсирующие оптические волокна, которые последовательно соединены с оптическими волокнами строительных длин оптического кабеля линии передачи по концам линии передачи, а их хроматическая дисперсия противоположна по знаку хроматической дисперсии оптических волокон линии передачи. Данное устройство позволяет снизить результирующую хроматическую дисперсию волоконно-оптической линии передачи. Однако, из-за действия факторов нелинейности, в частности, эффекта четырехволнового смешения, характерного для систем со спектральным разделением каналов, область применения данного способа и его возможности по увеличению пропускной способности волоконно-оптических линий передачи ограничены.

Известны устройства [2-6] для увеличения пропускной способности волоконно-оптической линии передачи, содержащие строительные длины оптического кабеля, оптические волокна которых соединены последовательно, оптические усилители, последовательно включенные в оптические волокна линии передачи, при этом участки линии передачи, на которых проложены строительные длины оптического кабеля с оптическими волокнами с положительной хроматической дисперсией, чередуются с участками линии передачи, на которых проложены строительные длины оптического кабеля с оптическими волокнами с отрицательной хроматической дисперсией, и, при этом, расстояние между оптическими усилителями, период, с которым чередуются оптические волокна с положительной и отрицательной хроматической дисперсией, мощность оптического излучения на выходе оптических усилителей и параметры передачи оптических волокон выбраны так, что в линии передачи распространяются управляемые дисперсией солитоны. Влияние хроматической дисперсии и факторов нелинейности существенно снижается при использовании режима работы волоконно-оптической линии передачи, при котором в ней распространяются солитоны [2]. Для данных устройств период, с которым чередуются оптические волокна с положительной и отрицательной хроматической дисперсией, может существенно превышать расстояния между оптическими усилителями. Такой подход используется в основном для сверхпротяженных транснациональных волоконно-оптических линий связи. Он обеспечивает значительное увеличение протяженности регенерационных участков, однако длина усилительных участков при этом увеличивается незначительно, что ограничивает его применения для наземных волоконно-оптических линий передачи и, в частности, делает его экономически неэффективным для их реконструкции. Кроме того, реализация данного устройства при реконструкции линии передачи требует замены оптического волокна на участках секций, что, в свою очередь, требует замены строительных длин оптического кабеля и, как правило, связано с большим объемом земляных работ и существенными затратами. Это делает применение данного устройства для реконструкции линий передачи экономически неэффективным и, соответственно, ограничивает область его применения.

Известно устройство [7] для увеличения пропускной способности волоконно-оптической линии передачи, содержащее строительные длины оптического кабеля, оптические волокна которых соединены последовательно в муфтах, оптические усилители, последовательно включенные в оптические волокна, при этом расстояние между оптическими усилителями разбито на элементарные секции, каждая из которых включает участок линии передачи, на котором проложены строительные длины оптического кабеля с оптическими волокнами, хроматическая дисперсия которых положительна и больше среднего значения хроматической дисперсии линии передачи в целом, и участок линии передачи, на котором проложены строительные длины оптического кабеля с оптическими волокнами, хроматическая дисперсия которых отрицательна и меньше среднего значения хроматической дисперсии линии передачи в целом, среднее значение хроматической дисперсии линии передачи в целом лежит в области аномальной дисперсии, длина и хроматическая дисперсия оптических волокон на секции удовлетворяют условию:

где L_i, - длины участков элементарной секции, на которых, соответственно, оптическое волокно имеет дисперсию больше среднего значения дисперсии линии передачи в целом (L_i) и меньше среднего значения дисперсии линии передачи в целом ;

D_i, - значения дисперсии участков элементарной секции, на которых, соответственно, оптическое волокно имеет дисперсию больше среднего значения дисперсии линии передачи в целом (D_i ) и меньше среднего значения дисперсии линии передачи в целом ;

D_m - среднее значение хроматической дисперсии волоконно-оптической линии передачи в целом;

Z₀ - длина оптического солитона;

i - порядковый номер элементарной секции,

а расстояние между оптическими усилителями, мощность оптического излучения на выходе оптических усилителей и параметры оптических волокон выбраны так, что в линии передачи распространяются управляемые дисперсией солитоны. Реализация данного устройства при реконструкции линии передачи требует замены оптического волокна на участках секций, что, в свою очередь, требует замены строительных длин оптического кабеля и, как правило, связано с большим объемом земляных работ и существенными затратами. Это делает применение данного устройства для реконструкции линий передачи экономически неэффективным и, соответственно, ограничивает область его применения.

Сущностью предлагаемого изобретения является расширение области применения.

Эта сущность достигается тем, что устройство для увеличения пропускной способности волоконно-оптической линии передачи, содержащее строительные длины оптического кабеля, оптические волокна которых соединены последовательно в муфтах, оптические усилители, последовательно включенные в оптические волокна, так, что расстояние между оптическими усилителями разбито на элементарные секции, на каждой из которых последовательно соединены оптические волокна с хроматической дисперсией противоположного знака, а расстояние между оптическими усилителями и длина секций, мощность оптического излучения на выходе оптических усилителей и параметры оптических волокон выбраны так, что в линии передачи распространяются управляемые дисперсией солитоны, и при этом оптические волокна в строительных длинах оптического кабеля имеют хроматическую дисперсию одного знака, введены компенсирующие оптические волокна с хроматической дисперсией противоположного знака, оптические волокна с повышенной нелинейностью и дополнительные кассеты в корпусе из термоизолирующего материала, которые установлены в муфтах, а компенсирующие оптические волокна и оптические волокна с повышенной нелинейностью уложены в дополнительные кассеты в корпусе из термоизолирующего материала и соединены в муфтах последовательно между собой и с волокнами строительных длин оптического кабеля.

На чертеже представлена структурная схема устройства для увеличения пропускной способности волоконно-оптической линии передачи.

Устройство для увеличения пропускной способности волоконно-оптической линии передачи содержит строительные длины оптического кабеля 1, оптические волокна 2 которых соединены последовательно в муфтах 3, оптические усилители 4, последовательно включенные в оптические волокна 2, так, что расстояние между оптическими усилителями разбито на элементарные секции, на каждой из которых последовательно соединены оптические волокна с хроматической дисперсией противоположного знака, оптические волокна 2 в строительных длинах оптического кабеля 1 имеют хроматическую дисперсию одного знака и последовательно соединены в муфтах 3 через последовательно соединенные оптическое волокно с повышенной нелинейностью 5 и компенсирующее оптическое волокно с хроматической дисперсией противоположного знака 6, уложенные в дополнительные кассеты в корпусе из термоизолирующего материала 7, которые установлены в муфтах 3.

Устройство работает следующим образом. За счет периодического включения оптических усилителей 4 и выбора их параметров регулируют распределение уровней оптической мощности сигнала вдоль волоконно-оптической линии передачи. За счет периодического включения компенсирующих оптических волокон 6 регулируют хроматическую дисперсию волоконно-оптической линии передачи. Расстояние между оптическими усилителями 4 и длина секций, мощность оптического излучения на выходе оптических усилителей 4 и параметры оптических волокон 2 строительных длин оптического кабеля 1, компенсирующих оптических волокон 6 и оптических волокон с повышенной нелинейностью 5 выбраны так, что в линии передачи распространяются управляемые дисперсией солитоны, что и обеспечивает увеличение пропускной способности волоконно-оптической линии. Дополнительные кассеты в корпусе из термоизолирующего материала 7 защищают оптические волокна 2, 5, 6 и их соединения в муфте от внешних воздействий.

Включение компенсирующих волокон, хроматическая дисперсия которых имеет знак противоположный хроматической дисперсии оптических волокон строительных длин оптического кабеля, и оптических волокон с повышенной нелинейностью выполнено периодически вдоль волоконно-оптической линии передачи в муфтах, что в отличие от известного способа, которым является прототип, не требует прокладки оптического кабеля. В результате, существенно сокращается объем строительных работ и затраты, что позволяет использовать устройство для реконструкции волоконно-оптических линий передачи, введенных в эксплуатацию, и, как следствие, расширяет область его применения. При этом имеет место возможность адаптации к расстояниям между муфтами, длин и параметров компенсирующих оптических волокон и волокон с повышенной нелинейностью, что обеспечивает устойчивый режим распространения управляемых дисперсией солитонов.

ЛИТЕРАТУРА

1. US 5680491.

2. Кившарь Ю.С., Агравал Г.П. Оптические солитоны. От волоконных световодов к фотонным кристаллам. - М.: Физматлит, 2005. - 648.

3. US 2004067032.

4. GB 2299473.

5. US 5471333.

6. WO 0038356.

7. US 5764841.