Потенциальные ресурсы волокна и волновое уплотнение

Не принимая во внимание дисперсию, то есть искажение сигнала по мере распространения по волокну, рассмотрим сначала потенциальные возможности волокна.

Длина волны и частота светового излучения связаны между собой формулой v=c/λ, где с — скорость света (3*10⁸ м/с). Дифференцируя по λ, получаем dv/dλ= — c/λ² , а следовательно, окну Δ λ вокруг λ0 соответствует окно Δ v , которое определяется по формуле: Δν =сΔλ/ λ²₀.

Если λ₀= 1300 нм и Δλ= 200 нм, то Δv=35 ТГц (35*10¹² Гц) , если же λ₀=1550 нм и Δλ= 200 нм, то Δv=25 ТГц. Наиболее подходящим с точки зрения магистральных протяженных сетей является окно 1550 нм поскольку в том окне достигаетс минимальное затухание сигнала до 0,2 дБ/км, рис. 2.8. Несмотря на такие большие ресурсы волокна, реализовать передачу на скорости 25 Тбит/с в настоящее время невозможно, поскольку соответствующая частота модуляции пока не достижима. Однако есть другое очень эффективное речение, идея которого заключается в разделении всей полосы на каналы меньшей емкости. Каждый из таких каналов можно использовать под отдельное приложение. Эта технология известна как волновое уплотнение или волновое мультиплексирование — WDM. Технология WDM позволяет увеличить пропускную способность волокна не за счет увеличения частоты модуляции (при наличии одной передающей длины волны — одной несущей), а за счет добавления новых длин волн (новых несущих). Единственное условие, которое необходимо выполнить — это исключение перекрытий между спектральными каналами. Интервал между соседними длинами волн должен быть больше ширины спектра излучения. Современные одномодовые лазеры с распределенным брэгговским отражением — DBR лазеры — дают спектральную полосу меньше 0,1 нм. Так, при интервале 0,8 нм между соседними длинами волн в окне 1530-1560 нм, соответствующем рабочей области оптического усилителя EDFA, может разместиться около 40 длин волн — 40 каналов. Причем полоса пропускания на каждый канал достигает 10 Гбит/с и более. Технически реализованы оптические передатчики на основе временного мультиплексирования — TDM, способные вводить в волокно оптический TDM сигнал с частотой 100 ГГц в расчете на один канал, в результат чего полная емкость одного волокна составляет 4 Тбит/с (при 40 каналах волнового уплотнения). Но передать такой сигнал на большие расстояния не просто. Одним из главных факторов, препятствующих этому, является дисперсия.