1. Расчет влияния эффекта самомодуляции

Влияние эффекта фазовой самомодуляции обусловлено нелинейным набегом фазы, который оптический сигнал приобретает при распространении в световоде. Самомодуляция – это явление, в результате которого сигнал может модулировать свою собственную фазу. Это приводит к временному расширению или сужению переданного импульса. В результате происходит сдвиг фронта импульса в сторону длин­ных волн и сдвиг среза импульса в сторону коротких волн. Таким образом, основной эффект SPM – это изменение скорости уширения импульса, вызванного воздействием дисперсии.

Эффективная длина взаимодействия электромагнитных волн:

, м.

Начальная длительность импульса t₀ зависит от скорости передачи В:

, с.

Дисперсионная длина L_D и нелинейная длина L_NL характеризуют длины, на которых дисперсионные или нелинейные эффекты необходимо учитывать при распространении импульса вдоль длины L световода.

Дисперсионная длина вычисляется по формуле:

, км.

где ₂ – постоянная распространения, связанная с удельной дисперсией D(λ) выражением:

, с²/м.

Нелинейная длина рассчитывается по формуле:

км,

где k_n - коэффициент нелинейности показателя преломления в кварцевом волокне, k_n=3,2∙10^-8 мкм²/Вт.

Максимальный фазовый сдвиг при эффекте SPM можно представить как отношение эффективной длины к нелинейной длине:

.

Формулу для расчета потерь мощности сигнала в оптическом канале приведем к следующему виду:

дБ.

На основании вышеизложенного можно сказать, что эффект воздействия фазовой самомодуляции значительнее (потери возрастают на несколько дБ) проявляется с увеличением скорости передачи информации в оптическом канале. Также воздействие фазовой самомодуляции более деструктивно при увеличении мощности оптического сигнала. На эффект SPM не оказывает влияние уменьшение частотного расстояния между каналами или увеличение числа каналов связи. Влияние фазо­вой самомодуляции уменьшается, если хроматическая дисперсия нулевая или незначительная по величине (до 6 пс/нм∙км), а также при увеличении эффективной площади сердцевины оптического волокна. В общем случае влияние SPM значительно (потери составляют несколько дБ) только в системах DWDM с высоким значением скорости передачи (В≥10 Гбит/с), высоким значением удельной дисперсии или в системах большой протяженности.

2. Исследование влияния эффекта перекрестной фазовой модуляции

Эффект перекрестной фа­зовой модуляции волн (СРМ) обусловлен набегом фазы, наведенным электромагнитным полем сигнала с другой длиной волны. СРМ вызывает расширение спектра передаваемого сигнала, изменение мощности оптического сигнала в каналах системы DWDM, взаимные влияния между соседними оптическими каналами. Величина расширения спектра сигнала, вносимого CPM, зависит от частотного расстояния между каналами.

Так как мощность оптического сигнала в каждом канале системы DWDM должна быть примерно одина­ковой, то эффект СРМ увеличивает нелиней­ный фазовый сдвиг, возникающий из-за SPM эффекта, пример­но в 2×N раз, где N - число оптических каналов в системе DWDM.

Фазовый сдвиг из-за эффекта CPM рассчитывается по формуле:

,

где:

.

В результате формула для расчета потерь мощности сигнала в оптическом канале в результате воздействия CPM примет вид:

дБ.

Здесь дисперсионная длина L_D учитывает величину межканального интервала:

км.

В системах DWDM искажения сигналов, вызванных влиянием эффекта CPM, вносят в основном соседние по частоте каналы. Влияние CPM может быть снижено рациональным выбором шага частот между каналами, а также уменьшением мощности сигнала в оптическом канале.