14.4 Оптический ретранслятор.

Передача информации по ОВ ограничивается максимальной мощностью излучения передатчика, затуханием и дисперсией ОВ, а также чувствительностью приемника. Эти обстоятельства на­кладывают ограничения на дальность передачи и объясняют необ­ходимость установки ретрансляторов сигнала через участок опре­деленной длины. Ретрансляторы строятся как чисто оптические, так и с преобразованием оптических сигналов в электрические, с последующей регенерацией электрических сигналов и обратным преобразованием.

Оптические ретрансляторы корректируют и усиливают свето­вые сигналы непосредственно, не преобразуя их в электрические.

Они содержат лазерный усилитель (оптический квантовый усили­тель) и нелинейный поглотитель для частичной регенерации све­товых импульсов. Усилитель компенсирует потери передачи сиг­нала в световоде и нелинейном поглотителе, т. е. возвращает све­товым импульсам их первоначальную интенсивность. Нелинейный поглотитель сужает импульсы и тем самым частично компенсиру­ет расширение импульсов и их перекрытие, которое происходит в ОВ из-за дисперсии материала и разброса времени пробега. По­мимо этого он уменьшает уровень шумов и других интерферен­ционных помех, находящихся в стороне от пиков импульсов. В настоящее время ретрансляторы на основе оптических кванто­вых усилителей находятся в стадии проектирования и опытной эксплуатации.

Наибольшее применение в технике оптической связи получили ретрансляторы с преобразованием оптического сигнала в электри­ческий и последующей обработкой и регенерацией сигнала элект­ронными схемами (рис. 8.26). Оптический ретранслятор отличает­ся от регенераторов проводных ЦСП только наличием оптических модулей (ПрОМ и ПОМ). Электронный регенератор (ЭР) содер­жит решающее устройство (РУ), устройство тактовой синхрони­зации (УТС) и формирователь сигналов (ФС).

Процесс регенерации в ЭР происходит следующим образом. Значения передаваемых символов (0 или 1) оцениваются решаю­щим устройством, которое анализирует поступающий сигнал и принимает решение о том, какой символ передается по ОВ. В ре­генераторах при оценке значений символов используется прием методом однократного отсчета, что позволяет при относительно простой реализации получать высокую помехоустойчивость. Вре­менные диаграммы (рис. 8.27) приведены для случая, когда с оконечной ВОСП передается в оптическую линию двухуровневый код с пассивной паузой (рис. 8.27, а). При этом в решающем уст­ройстве периодически с тактовой частотой производится стробирование сигнала на выходе ПрОМ и сравнение полученного отсчета с порогом.

При превышении порога в форми­рователе сигнала формируют­ся импульсы прямоугольной формы с определенной ампли­тудой и длительностью (рис. 8.27, в). Стробирование сигна­ла осуществляется с помощью узких импульсов, которые вы­рабатываются устройством тактовой синхронизации (рис. 8.27,6).

При передаче сигналов по ОВ величина ослабления и ис­кажений зависит от длины участка регенерации При увеличении уровень оптического сигнала падает плавно на строительных отрезках ОВ и скач­ком в точках их соединений (рис. 8.28). Для восстановления сиг­нала необходимо, чтобы на входе ЭР уровень сигнала где —минимальный уровень приема оптического излучения, при котором происходит полное восстановление сигнала, т. е. можно записать где — уровень передачи на выходе станции или регенератора; —потери при вводе и выводе излучения в волокно; — потери в разъемных и неразъемных соединениях на длине регенерационного участка. Это выражение удобно записать в виде

(8.2)

где — энергетический потенциал ВОСП. Из (8.2)можно получить значение по затуханию:— ^Кроме затухания ОВ длина участка регенерации ограничива­ется за счет дисперсионных потерь. Для уменьшения межсимволь­ной интерференции необходимо выполнение неравенства

(8.3)

где В — скорость передачи информации; —среднеквадратическая ширина импульсной характеристики в кабеле длиной Из (8.3) следует, что где —среднеквадратическое уширение импульса в ОВ длиной 1 км. Следовательно, для опре­деления максимальной длины регенерационного участка необхо­димо решить систему неравенств

Расчеты по определению показывают существенные преиму­щества оптических систем передачи, где регенерационные расстояния превышают 100 км. При использовании коаксиальных кабе­лей длина составляет 1,5 ...6 км.

Следует отметить возможность создания ВОСП, не содержа­щих регенераторы, что объясняется значительным прогрессом в технологии производства активированных оптических волокон и мощных полупроводниковых лазеров. Так, к концу столетия долж­на быть сдана в эксплуатацию трансатлантическая ВОСП про­тяженностью более 6000 км, не содержащая ретрансляционных станций.

Литература: Осн. [4] стр. 4 – 9

Доп. [2] стр. 11-38

Контрольные вопросы:

1.Принципы построения ВОСП

2. Передающие оптические модули.

3. Приемные оптические модули.

4. Аппаратура ВОСП для ГТС «Соната 2», «Сопка Т»

5. Основные узлы оптической системы передачи оборудования линейного тракта.

Лекция № 15 Проектирование волоконно-оптических кабельных магистралей