Уменьшение деградации оптических сигналов в волоконно-оптических системах связи тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

На правах рукописи

Величко Максим Андреевич

Уменьшение деградации оптических сигналов в волоконно-оптических системах связи

Специальность 01.04.05 - оптика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва 2009

003473354

Работа выполнена на кафедре оптики и спектроскопии физического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова.

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

профессор

Наний Олег Евгеньевич

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор

Беланов Анатолий Семенович (Московский государственный университет приборостроения и информатики)

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Беловолов Михаил Иванович (Научный центр волоконной оптики РАН)

Ведущая организация: Московский технический университет

связи и информатики, Россия, 111024, г. Москва, ул. Авиамоторная 8а.

Защита состоится "24" июня 2009 г. в 16 часов 30 минут на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 501.001.45 при Московском государственном университете имени М. В. Ломоносова по адресу: Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, НИИЯФ МГУ, 19 корпус, ауд. 2-15.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке НИИЯФ МГУ имени М. В. Ломоносова.

Автореферат разослан « /У» 1Л/&Я 2009 г.

Ученый секретарь совета по защите

докторских и кандидатских диссертаций Д 501.001.45 при МГУ имени М. В. Ломоносова кандидат физико-математических наук

Вохник О. М.

Общая характеристика работы

Актуальность темы

Понимание физических механизмов и закономерностей, возникающих в процессе распространения сигналов в оптическом волноводе, приобрело особую актуальность в связи с решением одной из важнейших задач в сфере оптических телекоммуникаций - задачи уменьшения дисперсионных и нелинейных искажений оптических сигналов.

Интерес к новым способам ослабления деградации сигналов сильно возрос в последнее десятилетие из-за постоянно увеличивающихся объемов и, как следствие, скоростей передачи информации, ведь искажения из-за поляризационной модовой дисперсии растут пропорционально битовой скорости, а искажения из-за хроматической дисперсии - пропорционально квадрату скорости передачи. Из-за сильной разветвленности сетей связи, необходимости их быстрого реконфигурирования актуальной стала также динамичность компенсации искажений.

Несмотря на большое количество публикаций, посвященных проблеме дисперсионных и нелинейных искажений сигналов, ряд важных фундаментальных вопросов оказался неизученным или изученным в недостаточной мере. В частности, к ним можно отнести актуальные сегодня способы ослабления или полезного использования частотной модуляции (чирпа), присутствующей в излучении лазеров с прямой модуляцией; методы электронной компенсации дисперсии и нелинейных эффектов и пр. Данная работа посвящена решению этих вопросов.

Цель работы

Проанализировать влияние физических механизмов деградации оптических сигналов на качество волоконно-оптических систем связи и найти новые способы ослабления деградации:

• Исследовать устойчивость различных форматов модуляции к воздействию хроматической, поляризационной модовой дисперсии и нелинейных эффектов;

• Для форматов, используемых в оптической связи и представляющих интерес с точки зрения повышенной устойчивости к дисперсии, найти оптимальную ширину полосы продускания приемника, при которой коэффициент ошибок системы будет минимальным;

• Найти новые способы компенсации хроматической дисперсии в системах связи со скоростью 40 Гбит/с;

• Найти способы увеличения дальности передачи в системах связи с передатчиками на основе полупроводниковых лазеров с прямой модуляцией

Положения, выносимые на защиту

1. Из амплитудно-модулированного сигнала, подаваемого на вход оптического волокна, можно с помощью фазового модулятора, расположенного на некотором расстоянии в волокне, на выходе волокна сформировать инвертированный сигнал. Это явление можно использовать для эффективной электронной компенсации дисперсии в волоконно-оптической системе связи.

2. Из непрерывного фазомодулированного излучения на входе волокна можно на его выходе сформировать заданный амплитудно-модулированный сигнал. Такую фазовую модуляцию можно использовать для эффективной передачи информации на дальние расстояния.

3. При определенном выборе коэффициента нелинейного насыщения, фактора ограниченности полости резонатора, а также формы накачки лазера с прямой модуляцией в передатчике на его основе можно обеспечить деструктивную интерференцию между двумя логическими единицами, разделенными логическим нулем. Система, использующая такой передатчик, при прочих равных условиях, позволяет увеличить дальность передачи информации в 2 раза, а при использовании специального оптического фильтра в 5 раз, по сравнению со стандартным бинарным форматом.

Достоверность результатов

Достоверность результатов обеспечивается проработкой методик и тщательностью численных измерений, которые проводились на современной и качественной аппаратуре, а также многократностью проведения численных экспериментов и отсутствием противоречий между полученными результатами и результатами других исследовательских групп, приведенными в цитируемой литературе.

Практическая значимость

Практическая значимость работы обусловлена тем, что компенсация дисперсии и нелинейных искажений необходима при передаче информационных сигналов в волоконно-оптических системах связи. Совершенствование существующих и разработка новых, эффективных и недорогих способов уменьшения деградации сигналов имеет огромную практическую ценность, т.к. позволяет увеличивать скорость и дальность передачи информации в существующих телекоммуникационных сетях.

Формирование заданного амплитудно-модулированного сигнала в заданной точке волокна из фазомодулированного или амплитудно-

фазомодулированного излучения обеспечивает повышение точности и дальности работы распределенных волоконно-оптических датчиков.

Новизна работы

Предложен новый способ электронной компенсации дисперсии - метод «временной линзы», заключающийся в том, что амплитудно-модулированный сигнал приобретает с помощью установленного на некотором расстоянии в волокне модулятора дополнительную фазовую модуляцию, в результате чего на выходе волокна формируется инвертированный сигнал.

Впервые предложен способ формирования амплитудно-модулированного сигнала на выходе волоконно-оптической линии связи (BOJIC) из непрерывного фазомодулированного излучения (ФАМС/НФМИ). Впервые с его помощью показана возможность передачи информации на дальние расстояния.

Впервые для систем связи на основе полупроводниковых лазеров с прямой модуляцией, работающих на скорости передачи 10 Гбит/с показана возможность увеличения дальности передачи с помощью структурированной накачки.

Впервые для систем связи на основе полупроводниковых лазеров с прямой модуляцией с помощью структурирования накачки, оптимального выбора коэффициента нелинейного насыщения и фактора ограниченности полости резонатора реализован формат, обеспечивающий деструктивную интерференцию между логическими единицами, разделенными логическим нулем.

Впервые для систем связи на основе лазеров с внешней модуляцией при скорости передачи 40 Гбит/с для форматов AMI, PSBT и 4-ary ASK найдена оптимальная ширина полосы приемника, при которой влияние хроматической дисперсии, поляризационной модовой дисперсии и нелинейных эффектов минимально.

Апробация работы и публикации

Результаты работы неоднократно докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры оптики и спектроскопии физического факультета МГУ, а также на конференциях: Всероссийской конференции «Оптические технологии в телекоммуникациях», Казань (2008), 5-ой Международной научно-технической конференции «Оптические технологии в телекоммуникациях», Уфа (2007), Всероссийской конференции по волоконной оптике, Москва (2007), Международной конференции «Сучасш проблеми I досягнення в галуз1 задиотехшки, телекомушкацш та ¡нформацийних технологий», Запорожье (2006), Всероссийской молодежной научной школе "Материалы нано-, микро- и оптоэлектроники: физические свойства и применение", Саранск (2006), International Conference Laser and Laser-

5

information technologies: fundamental problems and Applications, ILLA, Варна (2006), 8th International Conference on Laser and Fiber-Optical Networks Modeling, LFNM-2006, Харьков (2006), International Conference Laser Optics (2006).

Основной материал диссертации, кроме тезисов докладов на научных конференциях, отражен в 6 научных статьях. Список публикаций приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации

Диссертация изложена на 134 страницах. Она состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы из 105 наименований, содержит 60 рисунков.

Краткое содержание диссертации

Введение

Во введении содержится обоснование актуальности выбранной темы, излагаются цели диссертационной работы, сформулированы основные положения, выносимые на защиту, приводятся сведения об апробации результатов работы и о публикациях автора.

Первая глава

В первой главе приведен обзор результатов теоретических и экспериментальных исследований, описывающих распространение светового излучения в одномодовом волокне. Описано влияние на оптические сигналы хроматической дисперсии, поляризационной модовой дисперсии (ПМД) и нелинейных эффектов. Проанализированы литературные сведения, касающиеся способов борьбы с искажениями сигнала, возникающими в результате действия этих эффектов. Описаны различные способы ослабления дисперсионных и нелинейных искажений, в т.ч. методы электронной компенсации дисперсии и новые форматы модуляции. Рассмотрены общие подходы к описанию качества волоконно-оптических линий связи (BOJIC). Показана возможность создания новых способов борьбы с деградацией оптических систем связи. Описан построенный на основе анализа вышеуказанных литературных сведений алгоритм, с помощью которого были получены основные результаты диссертационной работы.

Вторая глава

В данной главе изучалось совместное воздействие хроматической дисперсии и нелинейных эффектов на различные форматы модуляции, такие как NRZ, RZ, CS-RZ, PSBT, 4-ary ASK, AMI при скорости передачи в ВОЛС, равной 40 Гбит/с. Источником оптического излучения служил идеальный источник с внешней модуляцией. В качестве параметра, характеризующего

6

устойчивость системы к воздействию ПМД, был выбран коэффициент ошибок ВЕЯ, который вычислялся по приближенной формуле, рекомендованной международным стандартом МСЭ-Т 0.201:

где = 1,69071595, а; = 1,45117156, а2 = 0,5000323, b0 = 1,90764542, = 3,7948594, Ъ2 = 2,90845448, b3=\,Q- фактор качества оптического сигнала:

где Ве - ширина полосы пропускания приемника для электрического сигнала, В0 - ширина полосы оптического анализатора спектра, ER = Р/ / Р0 -коэффициент гашения, Р/ и Ро - мощности сигнала, соответствующего логической единице и логическому нулю (или любым другим соседним логическим значениям в случае многоуровневого формата) в середине битового интервала. В проводимых численных экспериментах Ве / В0 соответствовало отношению полосы пропускания оптического фильтра на входе приемника к скорости передачи информации (40 Гбит/с).

Было показано, что системы связи, использующие различные форматы модуляции, в разной степени подвержены деградации, возникающей из-за межсимвольных помех и увеличения шумов на приемнике при росте его полосы пропускания (рис 2.1).

Для каждого формата было найдено оптимальное значения ширины полосы пропускания приемника, при котором достигается максимальная дальность передачи при коэффициенте хроматической дисперсии 17 пс/нм/км и BER < 10"9. Показано, что форматы PSBT, AMI и 4-ary ASK позволяют сузить полосу пропускания приемника на максимальной для формата NRZ дальности передачи соответственно на 24%, 40% и 60% по сравнению с NRZ.

Максимальная дальность передачи в системах, работающих со скоростью 40 Гбит/с, была достигнута при использовании формата с чередованием полярности (при BER < 10~9). По сравнению с NRZ-кодированием она была увеличена в 3,5 раза. Форматы 4-ary ASK и PSBT также показали большую устойчивость к хроматической дисперсии, чем NRZ: с их помощью дальность передачи была повышена соответственно в 2,5 и 1,8 раза.

(2.1)

(2.2)

о

Расстояние, км

— NRZ —-RZ33X --RZ509« — CS-RZ — PSBT -—AMI 4-aryASK

Рис. 2.1. Зависимость ширины полосы пропускания приемника от длины волокна для различных форматов модуляции.

0,005

-0,03

Коэффициент нелинейности, 1 /Вт/км -NRZ -RZ33% - -RZ5096 - -CS-RZ —PSBT •■■•AMI

Рис. 2.2. Зависимость изменения дальности передачи от коэффициента нелинейности для различных форматов модуляции.

Было показано, что дальность передачи в системах со скоростью 40 Гбит/с при использовании большинства бинарных форматов при постоянной хроматической дисперсии 17 пс/нм/км уменьшается практически линейно с увеличением коэффициента нелинейности (рис.2.2). Среди них наибольшую устойчивость к нелинейным эффектам показал RZ код с рабочим циклом 33%: при росте коэффициента нелинейности от 0 до 30 Вт"'км"' максимальная дальность передачи сократилась всего на 0,1%.

Третья глава

В данной главе изучалась устойчивость различных форматов модуляции к влиянию ПМД. Критерием качества линии связи служил коэффициент ошибок BER.

С помощью численных экспериментов было показано, что для получения системы связи с допустимым уровнем качества (BER < 10'9), необходимо чтобы ширина полосы пропускания приемника лежала в диапазоне 0,5 - 1,2 скорости передачи (рис. 3.1). Было показано, что амплитудно-фазовый формат с чередованием полярности, а также 4-уровневый формат 4-ary ASK позволяют расширить этот диапазон, сдвинув его нижнюю границу соответственно до 0,35 и до 0,2 скорости передачи, что при прочих равных условиях позволяет использовать для этих форматов приемники с меньшей шириной полосы пропускания. Для всех вышеописанных форматов найдены оптимальные значения ширины полосы пропускания приемника, при которых достигается максимальная дальность передачи.

РГЗ, пс

-NRZ —-RZ33 - - RZ50 — CS-RZ — PSBT -—AMI .......4-aryASK

Рис. 3.1. Зависимость ширины полосы пропускания приемника от длины волокна для различных форматов модуляции.

9

Было показано, что существенно более устойчивым к ПМД является формат 4-ary ASK. При прочих равных условиях он позволяет увеличить дальность передачи почти в 2 раза по сравнению с NRZ практически при любой ширине полосы пропускания приемника. Максимальная допустимая РГЗ (при BER < 10~9) среди других вышеописанных кодов была достигнута при использовании формата RZ с рабочим циклом 50%, но увеличение дальности по сравнению с ними составило не более 0,5%.

Четвертая глава

Глава посвящена волоконно-оптическим системам связи на основе полупроводниковых лазеров с прямой модуляцией (DML). Было проведено численное исследование зависимости качества линии связи от параметров и тока накачки DML. Все параметры варьировались в небольшом диапазоне, вблизи значений, присущих реальным передатчикам, используемым в волоконно-оптических системах связи. В качестве критерия качества линии использовался коэффициент ошибок BER, вычисляемый по формуле (2.1) для длины волокна 30 км и оптического отношения сигнал-шум, равного 20 дБ.

Было предложено несколько способов повышения качества таких систем. Было показано, что можно уменьшить динамический (переходной) чирп путем сокращения разности сил тока между двумя логическими значениями сигнала накачки, путем уменьшения параметра ограниченности полости резонатора, уменьшения фактора уширения, увеличения параметра нелинейного насыщения. При сохранении глубины модуляции уменьшение переходного чирпа приводит к увеличению дальности передачи. Показано также, что существует оптимальная разность сил тока между двумя логическими значениями сигнала накачки, а также оптимальное значение фактора ограниченности полости резонатора, при которых система на основе лазера с прямой модуляцией при прочих равных условиях обладает максимальным качеством.

Было показано, что передатчики на основе лазеров с прямой модуляцией при использовании структурированной накачки обеспечивают существенное повышение качества систем связи со скоростью 10 Гбит/с при оптимизации параметров приемника и структуры сигнала накачки. Найдены условия, при которых дальность передачи с применением таких передатчиков увеличивается на 70% по сравнению с системами, использующими стандартные передатчики на основе лазеров с прямой модуляцией.

Были найдены параметры лазера с прямой модуляцией, при которых в передатчике на его основе реализуется формат кодирования, обеспечивающий деструктивную интерференцию между логическими единицами, разделенными логическим нулем. Показано, что этот формат в 2 раза более устойчив, а при использовании специального оптического фильтра в 5 раз более устойчив к хроматической дисперсии, чем NRZ формат. Схема реализации такой системы

10

с оптическим фильтром показана на рис. 4.1. Рис. 4.2. иллюстрирует зависимость мощности до и после фильтра, частоты и фазы сигнала на выходе СМЬ-лазера от времени.

деструктивная / интерференция

Рис. 4.1. Схема реализации формата кодирования, обеспечивающего деструктивную интерференция между логическими единицами, разделенными логическим нулем.

Мощность до фильтра, мВт —Частота, ГГц ~~Фаза, рад —Мощность после фильтра, мВт

Рис. 4.2. Временная зависимость мощности до и после фильтра, частоты и фазы сигнала на выходе системы, реализующей формат с деструктивной интерференцией. Сила тока логического нуля равна 40 мА, логической единицы - 60 мА. ЫК2-последователъность 10101010

Пятая глава

В данной главе представлен и численно исследован новый способ электронной компенсации дисперсии (ЭКД) - метод «временной линзы», схема реализации которого показана на рис.5.1. Оптический сигнал после амплитудной модуляции попадал в первый отрезок оптического волокна длины Ь], в котором на него действовали дисперсионные и нелинейные эффекты. Далее, после преобразования в фазовом модуляторе, фаза сигнала приобретала дополнительный набег А<р\

где ¡„м - время в середине передаваемой битовой последовательности, а -параметр модуляции. Затем сигнал проходил еще один отрезок волокна длиной Ь2 и попадал на приемник.

Метод «временной линзы» основан на симметричности волнового уравнения по пространственной и временной координатам. Сигнал, искаженный под действием хроматической дисперсии, в результате фазовой модуляции сначала сжимается, и его мощность фокусируется в центре временного интервала, соответствующего всей битовой последовательности. Затем сигнал расширяется, и на расстоянии Ь2 при заданном параметре а напоминает по форме входной сигнал, но оказывается симметрично отраженным относительно центра (т.е. инвертированным).

Было показано, что максимальная мощность сигнала существенно увеличивается на определенном расстоянии во втором участке волокна (на фокусном расстоянии «временной линзы»).

В результате численного моделирования была построена зависимость ВЕК в волоконно-оптической линии связи (ВОЛС) от расстояния для разных значений параметра а (рис. 5.2). Установлено, что подбором а можно управлять дальностью и/или скоростью передачи информации.

Исследована зависимость качества линии связи на основе «временной линзы» от параметра фазовой модуляции а при различных значениях полосы пропускания приемника. Показано, что минимум ВЕЯ для всех а лежит в окрестности полосы приемника, равной 0,8 скорости передачи.

Показана возможность реализации динамической фазовой модуляции (для этого в схеме на рис.5.1 достаточно добавить модуль драйвера, который будет управлять фазовым модулятором), что позволит использовать метод «временной линзы» в современных реконфигурируемых оптических сетях связи.

-без компенсации —а = 400 — -8 = 300 — -а = 200 —а = 150 -•■•а = 140

Рис. 5.2. Зависимость ВЕЯ от расстояния для разных значений параметра фазовой модуляции а; Ь/ = Ь2, скорость передачи 40 Гбит/с, в линии только хроматическая дисперсия, отношение сигнал-шум 20 дБ.

Показано, что «временная линза» близка к линейной компенсации по устойчивости к нелинейным эффектам, а при коэффициенте нелинейности, большем 25 Вт'км"', качество ВОЛС на основе «временной линзы» выше, чем при линейной компенсации дисперсии (при ВЕЯ > 10~12). При этом вместо компенсирующего дисперсию волокна применяется более дешевое стандартное телекоммуникационное волокно и сохраняется возможность динамической компенсации дисперсии и нелинейных эффектов.

Установлено, что с помощью метода «временной линзы» можно передавать информацию при скорости 40 Гбит/с на расстояние порядка 110 км без дополнительных компенсирующих дисперсию модулей.

13

Шестая глава

Предложен и численно исследован принципиально новый способ формирования амплитудно-модулированного сигнала на выходе волоконно-оптической линии связи (ВОЛС) из непрерывного фазомодулированного излучения (ФАМС/НФМИ). Его схема показана на рис. 6.1.

Электрический

Рис. 6.1. Схема электронной компенсации дисперсии методом ФАМС/НФМИ

Представлен итерационный метод решения задачи нахождения вида фазовой модуляции <р(?) непрерывного лазерного излучения, которая обеспечивает формирование нужного амплитудно-модулированного сигнала на выходе волоконно-оптической линии (рис. 6.2).

а) б)

Рис. 6.2. а) Распределение фазы (p(t) непрерывного лазерного излучения на входе в волокно, б) Зависимость мощности сигнала от времени на выходе волокна. Бинарная последовательность 10110110. Скорость передачи 40 Гбит/с, формат модуляции NRZ, длина волокна 1000 км

Была показана возможность передачи информации при скорости 40 Гбит/с с помощью ФАМС/НФМИ на расстояние более 1700 км с коэффициентом ошибок, не превышающим 10~12.

Было проведено сравнение ЭКД методом ФАМС/НФМИ и линейной компенсации дисперсии при различных значениях мощности входного излучения и длины ВОЛС. Были найдены расстояния, в окрестности которых

14

при прочих равных условиях компенсация дисперсии и нелинейных эффектов методом ФАМС/НФМИ оказывается более эффективной (например, 600 км, 1100 км и 1700 км при скорости передачи 40 Гбит/с).

Выводы

1. Показано, что передатчики на основе лазеров с прямой модуляцией при использовании структурированной накачки обеспечивают существенное повышение качества систем связи со скоростью 10 Гбит/с при оптимизации параметров приемника и структуры сигнала накачки. Найдены условия, при которых дальность передачи с применением таких передатчиков увеличивается на 70% по сравнению с системами, использующими стандартные передатчики на основе лазеров с прямой модуляцией.

2. Найдены параметры лазера с прямой модуляцией, при которых в передатчике на его основе реализуется формат кодирования, обеспечивающий деструктивную интерференция между логическими единицами, разделенными логическим нулем. Показано, что этот формат в 2 раза более устойчив, а при использовании специального оптического фильтра в 5 раз более устойчив к хроматической дисперсии, чем стандартный бинарный формат.

3. Исследование устойчивости различных бинарных форматов модуляции, а также псевдо трехуровневого формата PSBT к поляризационной модовой дисперсии при скорости передачи 40 Гбит/с показало, что для получения системы связи с допустимым уровнем качества (BER< 10"9), необходимо чтобы ширина полосы пропускания приемника лежала в диапазоне 0,5 - 1,2 скорости передачи. Показано, что амплитудно-фазовый формат с чередованием полярности, а также 4-уровневый формат 4-ary ASK позволяют расширить этот диапазон, сдвинув его нижнюю границу соответственно до 0,35 и до 0,2 скорости передачи, что при прочих равных условиях позволяет использовать для этих форматов приемники с меньшей шириной полосы пропускания. Для всех вышеописанных форматов найдены оптимальные значения ширины полосы пропускания приемника, при которых достигается максимальная РГЗ.

4. Показано, что многоуровневые форматы более устойчивы к ПМД, чем бинарные. При прочих равных условиях формат 4-агу ASK позволяет увеличить допустимую РГЗ почти в 2 раза по сравнению с NRZ практически при любой ширине полосы пропускания приемника. Максимальная допустимая РГЗ (при BER < 10'9) среди других бинарных форматов была достигнута при использовании формата RZ с рабочим циклом 50%, но увеличение допустимой РГЗ по сравнению с ними составило не более 0,5%.

5. Исследование устойчивости различных форматов модуляции к влиянию хроматической дисперсии в BOJIC со скоростью 40 Гбит/с показало, что системы связи, использующие различные форматы модуляции, в разной

степени подвержены деградации, возникающей из-за межсимвольных помех и увеличения шумов на приемнике при росте его полосы пропускания.

Показано, что форматы PSBT, AMI и 4-ary ASK позволяют сузить полосу пропускания приемника при прочих равных условиях соответственно на 24%, 40% и 60% по сравнению с NRZ.

Для каждого формата найдено оптимальное значения ширины полосы пропускания приемника, при котором достигается максимальная дальность передачи при коэффициенте хроматической дисперсии 17 пс/нм/км.

6. Максимальная дальность передачи в системах, работающих со скоростью 40 Гбит/с, была достигнута при использовании формата с чередованием полярности (при BER < 10"9). По сравнению с NRZ-кодированием она увеличивается в 3,5 раза. Форматы 4-ary ASK и PSBT также показали большую устойчивость к хроматической дисперсии, чем NRZ: с их помощью дальность передачи повышается соответственно в 2,5 и 1,8 раза.

7. Исследование устойчивости различных форматов к нелинейным эффектам показало, что дальность передачи в системах со скоростью 40 Гбит/с при использовании большинства бинарных форматов при постоянной хроматической дисперсии 17 пс/нм/км уменьшается практически линейно с увеличением коэффициента нелинейности. Среди них наибольшую устойчивость к нелинейным эффектам показал RZ код с рабочим циклом 33%: при росте коэффициента нелинейности от 0 до 30 Вт"'км"' максимальная дальность передачи сокращается всего на 0,1%.

8. Предложен новый способ электронной компенсации дисперсии (ЭКД), заключающийся в том, что амплитудно-модулированный сигнал приобретает с помощью установленного на некотором расстоянии в волокне модулятора дополнительную фазовую модуляцию, в результате чего на выходе волокна формируется инвертированный сигнал. Метод ЭКД получил название «временной линзы» по причине аналогии с обычной линзой, возникающей из-за симметричности волнового уравнения по пространственной и временной координатам. Установлена возможность с его помощью передавать информацию при скорости 40 Гбит/с на расстояние, превышающее 110 км, без использования компенсирующего дисперсию волокна, в том числе в реконфигурируемых сетях.

9. Впервые предложен способ формирования амплитудно-модулированного сигнала на выходе волоконно-оптической линии связи (BOJIC) из непрерывного фазомодулированного излучения (ФАМС/НФМИ). Описана одна из возможных схем реализации ФАМС/НФМИ. Метод ФАМС/НФМИ предложено использовать для передачи информации. Продемонстрирована возможность передачи информации на расстояние более 1700 км при скорости 40 Гбит/с и BER, не превышающим 10~'2.

Публикации по теме диссертации

1. М.А. Величко, O.E. Наний. Многоуровневая модуляция в сетях доступа. // Электросвязь, 2007, №12, сс. 36-39.

2. М.А. Величко-ROADM: опция или необходимость? // Lightwave Russian edition, 2007, №2, сс. 28-29.

3. М.А. Величко. Электронные методы компенсации дисперсии в оптических линиях связи. // Lightwave Russian edition, 2007, №1, сс. 20-23.

4. М.А. Величко, O.E. Наний, A.A. Сусьян. Новые форматы модуляции в оптических системах связи. // Lightwave Russian edition, 2005, №4, сс. 2130.

5. К. Н. Белов, О. Е. Наний, Д. Д. Щербаткин, М. А. Величко. Повышение качества информационных сигналов в оптических передатчиках на основе лазеров с прямой модуляцией. // Вестник МГУ. Физика. Астрономия, 2005, №4, с 40.

6. М.А. Величко, A.A. Сусьян. Двойной фазомодулированный бинарный формат. // Lightwave Russian edition, 2004, №4, сс. 26-29.

7. O.E. Наний, М.А. Величко, Е.Г. Павлова. Принципы оптимизации оптических систем связи //Труды МТУСИ, том 1, Москва, 2008, сс. 410415.

8. М.А. Величко, В.Г. Волков, O.E. Наний, Е.Г. Павлова. Новый способ модуляции в волоконно-оптических линиях связи // Тезисы докладов Всероссийской конференции «Оптические технологии в телекоммуникациях», Казань, 2008, сс.231-232.

9. М.А. Величко, В.Г. Волков, O.E. Наний, Е.Г. Павлова. Ослабление нелинейных искажений при передаче данных по волоконно-оптическим линиям связи // Тезисы докладов Всероссийской конференции «Оптические технологии в телекоммуникациях», Казань, 2008, сс. 46-47.

10.М.А. Величко, O.E. Наний, Е.Г. Павлова. Влияние поляризационной модовой дисперсии на работу высокоскоростных систем дальней связи. // Материалы 8 Международной научно-технической конференции «Проблемы техники и технологии телекоммуникаций» и 5 Международной научно-технической конференции «Оптические технологии в телекоммуникациях», Уфа, 2007, сс.257-258.

11.М.А. Величко, O.E. Наний. Оптимизация гибридных методов компенсации дисперсии. // Фотон-Экспресс, 2007, спец. Выпуск, труды Всероссийской конференции по волоконной оптике, сс. 24-25.

12.М.А. Velichko, O.E. Nanii. Increase of transmission speed in access networks using 4-ary. // Тезисы докладов международной конференции «Сучасш проблеми I досягнення в галуз1 задиотехшки, телекомушкацш та ¡нформацийних технологий.», Запорожье, 2006, сс. 37-41.

13.М.А. Величко, O.E. Наний. Электронные методы компенсации дисперсии в оптических линиях связи. // Труды 1-ой Всероссийской молодежной

17

научной школы "Материалы нано-, микро- и оптоэлектроники: физические свойства и применение", г. Саранск, 139-144 (2006).

14.0.Е. Nanii, М.А. Velichko. Optimal electronic and optical compensation of dispersion and nonlinear distortions in fiber optic networks. // International Conference Laser and Laser-information technologies: fundamental problems and Applications, ILLA 2006, p83.

15.Maxim A. Velichko, Oleg E. Nanii. Increase of Transmission Speed in Access Networks Using 4-ary ASK Directly Modulated Lasers. // Proceedings of 8th International Conference on Laser and Fiber-Optical Networks Modeling, LFNM-2006, Kharkiv, Ukraine, July, 2006, pp. 202-205.

16.M.A. Velichko. The Use of 4-ary ASK Coding in Directly Modulated Lasers to Increase Transmission Speed in Access Networks. // Proceedings of International Conference Laser Optics, L0-2006, paper TuR3-04.

Подписано к печати iX.6H.09 Тираж 100 Заказ ЯЗ

Отпечатано в отделе оперативной печати физического факультета МГУ

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. МОДЕЛЬ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЙ ЛИНИИ СВЯЗИ.

§ 1.1". Распространение светового излучения в оптическомволокне.

§ 1.2. Электронная компенсация дисперсии.

§,1.3 Новые форматы модуляции в оптических системах связи.

§ 1.4 Модель волоконно-оптической линии связи.

ГЛАВА П. УСТОЙЧИВОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ ФОРМАТОВ МОДУЛЯЦИИ К ДЕЙСТВИЮ ХРОМАТИЧЕСКОЙ ДИСПЕРСИИ И НЕЛИНЕЙНЫХ ЭФФЕКТОВ.

§ 2.1. Численной описание различных форматов модуляции.

§ 2.2. Устойчивость различных форматов модуляции к хроматической дисперсии.

§ 2.3. Устойчивостьразличных форматов модуляции к нелинейным эффектам.

§ 2.4. Выводы.

ГЛАВА IH. УСТОЙЧИВОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ ФОРМАТОВ МОДУЛЯЦИИ К ДЕЙСТВИЮ ПОЛЯРИЗАЦИОННОЙ МОДОВОЙ ДИСПЕРСИИ

§ 3.1. Распространение оптических импульсов в двулучепреломляющем волокне.

§ 3.2. Численное исследование устойчивости различных форматов модуляции к действию ПМД.

§ 3.3. Выводы.

ГЛАВА IV. УВЕЛИЧЕНИЕ ДАЛЬНОСТИ ПЕРЕДАЧИ В СИСТЕМАХ СВЯЗИ НА ОСНОВЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ЛАЗЕРОВ С ПРЯМОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ.

§ 4.1. Модель лазера с прямой модуляцией.

§ 4.2. Анализ качества линии связи при изменении параметров передатчика и тока накачки.

§ 4.3. Структурированная накачка лазеров с прямой модуляцией

§ 4.4. Устойчивость различных видов накачки к совместному действию хроматической дисперсии и нелинейных эффектов.

§ 4.5. Модель лазера с управляемым чирпом.

§ 4.6. Устойчивость NRZ-CML к хроматической дисперсии и нелинейным эффектам.

§ 4.7. Выводы.

ГЛАВА V. ЭЛЕКТРОННАЯ КОМПЕНСАЦИЯ ХРОМАТИЧЕСКОЙ ДИСПЕРСИИ МЕТОДОМ «ВРЕМЕННОЙ ЛИНЗЫ».

§ 5.1. Схема реализации метода временной линзы.

§ 5.2. Принцип метода «временной линзы». Эволюция сигнала при распространении в волокне под действием «временной линзы».

§ 5.3. Динамическое управление качеством системы связи на основе метода «временной линзы» с помощью параметра фазовой модуляции.

§ 5.4. Устойчивость метода «временной линзы» к нелинейным эффектам

§ 5.5. Выводы.

ГЛАВА VI. ФОРМИРОВАНИЕ ПРОИЗВОЛЬНОГО АМПЛИТУДНО-МОДУЛИРОВАННОГО СИГНАЛА ИЗ НЕПРЕРЫВНОГО ФАЗОМОДУЛИРОВАННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ.

§ 6.1. Постановка задачи формирования AM сигналов заданной формы и схема реализации ФАМС/НФМИ.

§ 6.2. Алгоритм ФАМС/НФМИ и численное решение обратной задачи нахождения фазы входного сигнала.

§ 6.3. Исследование возможности уменьшения всплесков мощности сигнала при распространении в волокне с использованием метода ФАМС/НФМИ.

§ 6.4. Исследование устойчивости метода ФАМС/НФМИ к нелинейным эффектам.

§ 6.4. Выводы

ВЫВОДЫ.

Актуальность темы

Понимание физических механизмов и закономерностей, возникающих в процессе распространения сигналов в оптическом волноводе, приобрело особую актуальность в связи с решением одной из важнейших задач в сфере оптических телекоммуникаций - задачи уменьшения дисперсионных и нелинейных искажений оптических сигналов.

Интерес к новым способам ослабления деградации сигналов сильно возрос в последнее десятилетие из-за постоянно увеличивающихся объемов и, как следствие, скоростей передачи информации, ведь искажения из-за поляризационной модовой дисперсии растут пропорционально битовой скорости, а искажения из-за хроматической дисперсии - пропорционально квадрату скорости передачи. Из-за сильной разветвленности сетей связи, необходимости их быстрого реконфигурирования актуальной стала также динамичность компенсации искажений.

Несмотря на большое количество публикаций, посвященных проблеме t дисперсионных и нелинейных искажений сигналов, ряд важных фундаментальных вопросов оказался неизученным или изученным в недостаточной мере. В частности, к ним можно отнести актуальные сегодня способы ослабления или полезного использования частотной модуляции (чирпа), присутствующей в излучении лазеров с прямой модуляцией; методы электронной компенсации дисперсии и нелинейных эффектов и пр. Данная работа посвящена решению этих вопросов.

Цель работы

Проанализировать влияние физических механизмов деградации оптических сигналов на качество волоконно-оптических систем связи и найти новые способы ослабления деградации:

• Исследовать устойчивость различных форматов модуляции к воздействию хроматической, поляризационной модовой дисперсии и нелинейных эффектов;

• Для форматов, используемых в оптической связи и представляющих интерес с точки зрения повышенной устойчивости к дисперсии, найти оптимальную ширину полосы пропускания приемника, при которой коэффициент ошибок системы будет минимальным;

• Найти новые способы компенсации хроматической дисперсии в системах связи со скоростью 40 Гбит/с;

• Найти способы увеличения дальности передачи в системах связи с передатчиками на основе полупроводниковых лазеров с прямой модуляцией

Положения, выносимые на защиту

1. Из амплитудно-модулированного сигнала, подаваемого на вход оптического волокна, можно с помощью фазового модулятора, расположенного на некотором расстоянии в волокне, на выходе волокна сформировать инвертированный сигнал. Это явление можно использовать для эффективной электронной компенсации дисперсии в волоконно-оптической системе связи.

2. Из непрерывного фазомодулированного излучения на входе волокна можно на его выходе сформировать заданный амплитудно-модулированный сигнал. Такую фазовую модуляцию можно использовать для эффективной передачи информации на дальние расстояния.

3. При определенном выборе коэффициента нелинейного насыщения, фактора ограниченности, полости резонатора, а также формы накачки лазера с прямой модуляцией в передатчике на его основе можно обеспечить деструктивную интерференцию между, логическими единицами, разделенными логическим* нулем. Система, использующая такой передатчик, при прочих равных условиях, позволяет увеличить дальность передачи информации в 2 раза, а при использовании специального оптического фильтра в 5 раз, по сравнению со стандартным бинарным форматом.

Достоверность результатов

Достоверность результатов обеспечивается проработкой методик и тщательностью численных измерений, которые проводились на современной и качественной аппаратуре, а также многократностью проведения численных экспериментов и отсутствием противоречий между полученными результатами и результатами других исследовательских групп, приведенными в цитируемой литературе.

Практическая значимость

Практическая значимость работы обусловлена тем, что компенсация дисперсии и нелинейных искажений необходима при передаче информационных сигналов в волоконно-оптических системах связи. Совершенствование существующих и разработка новых, эффективных и недорогих способов уменьшения деградации сигналов имеет огромную практическую ценность, т.к. позволяет увеличивать скорость и дальность передачи информации в существующих телекоммуникационных сетях.

Формирование заданного амплитудно-модулированного сигнала в заданной точке волокна из фазомодулированного или амплитудно-фазомодулированного излучения обеспечивает повышение точности и дальности работы распределенных волоконно-оптических датчиков.

Новизна работы

Предложен новый способ электронной компенсации дисперсии - метод «временной линзы», заключающийся в том, что амплитудно-модулированный сигнал приобретает с помощью установленного на некотором расстоянии в волокне модулятора дополнительную фазовую модуляцию, в результате чего на выходе волокна формируется инвертированный сигнал.

Впервые предложен способ формирования амплитудно-модулированного сигнала на выходе волоконно-оптической линии связи (BOJIC) из непрерывного фазомодулированного излучения (ФАМС/НФМИ). Впервые с его помощью показана возможность передачи информации на дальние расстояния.

Впервые для систем связи на основе полупроводниковых лазеров с прямой модуляцией, работающих на скорости передачи 10 Гбит/с, показана возможность увеличения дальности передачи с помощью структурированной накачки.

Впервые для систем связи на основе полупроводниковых лазеров с прямой модуляцией с помощью структурирования накачки, оптимального выбора коэффициента нелинейного насыщения и фактора ограниченности полости резонатора реализован формат, обеспечивающий деструктивную интерференцию между логическими единицами, разделенными логическим нулем.

Впервые для систем связи на основе лазеров с внешней модуляцией при скорости передачи 40 Гбит/с для форматов AMI, PSBT и 4-ary ASK найдена оптимальная ширина полосы приемника, при которой влияние хроматической дисперсии, поляризационной модовой дисперсии и нелинейных эффектов минимально.

Апробация работы и публикации

Результаты работы неоднократно докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры оптики и спектроскопии физического факультета МГУ, а также на конференциях: Всероссийской конференции «Оптические технологии в телекоммуникациях», Казань (2008), 5-ой Международной научно-технической конференции «Оптические технологии в телекоммуникациях», Уфа (2007), Всероссийской конференции по волоконной оптике, Москва (2007), Международной конференции «Сучасш проблеми I досягнення в галуз1 задиотехшки, телекомушкацш та шформацийних технологий», Запорожье (2006), Всероссийской молодежной научной школе "Материалы нано-, микро- и оптоэлектроники: физические свойства и применение", Саранск (2006), International Conference Laser and Laser-information technologies: fundamental problems and Applications, ILLA Болгария (2006), 8th International Conference on Laser and FiberrOptical Networks Modeling, LFNM-2006, Харьков (2006), International Conference Laser Optics (2006).

Основной материал диссертации, кроме тезисов докладов на научных конференциях, отражен в 6 научных статьях, перечень которых приведен в списке литературы.

Структура и объем диссертации

Диссертация изложена на 134 страницах. Она состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы из 105 наименований, содержит 60 рисунков.

выводы

1. Показано, что передатчики на основе лазеров с прямой модуляцией при использовании структурированной накачки обеспечивают существенное повышение качества систем связи со скоростью 10 Гбит/с при оптимизации параметров приемника и структуры сигнала накачки. Найдены условия, при которых дальность передачи с применением таких передатчиков увеличивается на 70% по сравнению с системами, использующими стандартные передатчики на основе лазеров с прямой модуляцией.

2. Найдены параметры лазера с прямой модуляцией, при которых в передатчике на его основе реализуется формат кодирования, обеспечивающий деструктивную интерференция между логическими единицами, разделенными логическим нулем. Показано, что этот формат в 2 раза более устойчив, а при использовании специального оптического фильтра в 5 раз более устойчив к хроматической дисперсии, чем стандартный бинарный формат.

3. Исследование устойчивости различных бинарных форматов модуляции, а также псевдо трехуровневого формата PSBT к поляризационной модовой дисперсии при скорости передачи 40 Гбит/с показало, что для получения системы связи с допустимым уровнем качества (BER < 10"9), необходимо чтобы ширина полосы пропускания приемника лежала в диапазоне 0,5 - 1,2 скорости передачи. Показано, что амплитудно-фазовый формат с чередованием полярности, а также 4-уровневый формат 4-агу ASK дают возможность расширить этот диапазон, сдвинув его нижнюю границу соответственно до 0,35 и до 0,2 скорости передачи, что при прочих равных условиях позволяет использовать для этих форматов приемники с меньшей шириной полосы пропускания. Для всех вышеописанных форматов найдены оптимальные значения ширины полосы пропускания приемника, при которых достигается максимальная допустимая РГЗ.

4. Показано, что многоуровневые форматы более устойчивы к ПМД, чем бинарные. При прочих равных условиях формат 4-агу ASK позволяет увеличить допустимую РГЗ почти в 2 раза по сравнению с NRZ практически при любой ширине полосы пропускания приемника. Максимальная допустимая РГЗ (при BER < 10"9) среди других бинарных форматов была достигнута при использовании формата RZ с рабочим циклом 50%, но увеличение допустимой РГЗ по сравнению с ними составило не более 0,5%.

5. Исследование устойчивости различных форматов модуляции к влиянию хроматической дисперсии в ВОЛС со скоростью 40 Гбит/с показало, что системы связи, использующие различные форматы модуляции, в разной степени подвержены деградации, возникающей из-за межсимвольных помех и увеличения шумов на приемнике при росте его полосы пропускания.

Показано, что форматы PSBT, AMI и 4-ary ASK позволяют сузить полосу пропускания приемника при прочих равных условиях соответственно на 24%, 40% и 60% по сравнению с NRZ.

Для каждого формата найдено оптимальное значения ширины полосы пропускания приемника, при котором достигается максимальная дальность передачи при коэффициенте хроматической дисперсии 17 пс/нм/км.

6. Максимальная дальность передачи в системах, работающих со скоростью 40 Гбит/с, была достигнута при использовании формата с чередованием полярности (при BER < 10"9). По сравнению с NRZ-кодированием она была увеличена в 3,5 раза. Форматы 4-ary ASK и PSBT также показали большую устойчивость к хроматической дисперсии, чем NRZ: с их помощью дальность передачи была повышена соответственно в 2,5 и 1,8 раза.

7. Исследование устойчивости различных форматов к нелинейным эффектам показало, что дальность передачи в системах со скоростью 40 Гбит/с при использовании большинства бинарных форматов при постоянной хроматической дисперсии 17 пс/нм/км уменьшается практически линейно с увеличением коэффициента нелинейности. Среди них наибольшую устойчивость к нелинейным эффектам показал RZ код с рабочим циклом 33%: при росте коэффициента нелинейности от 0 до 30 Вт'км"1 максимальная дальность передачи сократилась всего на 0,1%.

8. Предложен новый способ электронной компенсации дисперсии, заключающийся в том, что амплитудно-модулированный сигнал приобретает с помощью установленного на некотором расстоянии в волокне модулятора дополнительную фазовую модуляцию, в результате чего на выходе волокна формируется инвертированный сигнал. Метод ЭКД получил название «временной линзы» по причине аналогии с обычной линзой, возникающей из-за симметричности волнового уравнения по пространственной и временной координатам. Установлена возможность с его помощью передавать I информацию при скорости 40 Гбит/с на расстояние, превышающее 110 км, без использования компенсирующего дисперсию волокна, в том числе в реконфигурируемых сетях.

9. Впервые предложен способ формирования амплитудно-модулированного сигнала на выходе волоконно-оптической линии связи (ВОЛС) из непрерывного фазомодулированного излучения (ФАМС/НФМИ). Описана одна из возможных схем реализации ФАМС/НФМИ. Метод ФАМС/НФМИ предложено использовать для передачи информации. Продемонстрирована возможность передачи информации на расстояние более 1700 км при

1 л скорости 40 Гбит/с и BER, не превышающим 10 .

1. Агравал Г. П. Нелинейная волоконная оптика. - М.: Мир, 1996. - 320 с.i i t J

2. Воронин В.Г., Наний О.Е. Основы нелинейной волоконной оптики. -М.: Издательство МГУ, 2004. 64 с.

3. Наний О.Е. Приемники цифровых волоконно-оптических систем связи // Lightwave Russian Edition. 2004. - № 1. - С. 43.

4. Наний О.Е., Гладышевский М.А., Щербаткин Д.Д. Методы компенсации хроматической дисперсии: Сб. «Волоконная оптика». -М: Вико, 2001.-С. 52-81.

5. Алексеев Е.Б., Широков М.А. Влияние хроматической дисперсии на предельную протяженность регенерационной секции ВОСП // Вестн. связи. 2006. - №10. - С. 75-82.

6. Бурдин BIA. Компенсация хроматической дисперсии на регенерационных участках линий передачи сетей связи // Электросвязь. -2006.-№12.-С. 7.

7. Беланов А.С., Дианов Е.М., Кривенков В.И. Дисперсия в световодах со сложным профилем показателя преломления // Доклады Академии Наук. Т. 364. - 1999.- №1. - С. 37-41.

8. Беланов А.С., Белов А.В., Дианов Е.М., Кривенков В.И., Раевский А.С., Харитонова К.Ю. О возможности компенсации материальной дисперсии в трехслойных волоконных световодах в области X < 1.3 мкм // Квант. Электрон. Том 32. - 2002. - № 5. - С. 425-427.

9. Беланов А.С., Кривенков В.И., Коломийцева Е.А. Расчет дисперсии в световодах со сложным профилем показателя преломления // Радиотехника. -1998. №3. - С. 37-41.

10. Беланов А.С., Дианов Е.М:, Кривенков В.И., Курилов А.С. Передача информации по одномодовым световодам с компенсированной дисперсией первого и второго порядков // Электросвязь. 1985. -№12.-С. 24-28.

11. Чернов В.О. Влияние неидеальной синхронизации в ВОСП на вероятность ошибки при воздействии хроматической дисперсии // Электросвязь. 2004. - №11. - С. 24.

12. Алексеев Е.Б., Самарцев И.Э. Особенности и перспективы применения ROADM на сетях связи // Веста, связи. 2007. - №9. - С. 122-126.

13. Величко М.А. ROADM: опция или необходимость? // Lightwave Russian edition. 2007. - №2. - С. 28-29.

14. Гладышевский М.А., Щербаткин Д.Д. Поляризационная модовая дисперсия в оптическом волокне // Lightwave Russian Edition. — 2005. -№ 1.- С. 48-51.

15. Наний О.Е., Гладышевский М. А., Щербаткин Д. Д. Влияние поляризационной модовой дисперсии на распространение световых импульсов в оптическом волокне: Сб. «Волоконная оптика». М: Вико, 2001.-С. 95-109.

16. Наний О.Е., Гладышевский М. А., Щербаткин Д. Д. Влияние поляризационной модовой дисперсии на работу цифровых волоконно-оптических систем передачи информации: Сб. «Волоконная оптика». -М: Вико,2001.-С. 110-116.

17. Gordon J., Kogelnik Н. PMD fundamentals: Polarization mode dispersion in optical fibers // PNAS, vol. 97, April 25,2000.

18. Lima I., Khosravani R., Ebrahimi P., Ibragimov E., Menyuk C., Willner A. Comparison of Polarization Mode Dispersion Emulators // IEEE J. Quantum Electron., 22, p. 2131-2140.

19. Наний О.Е., Гладышевский М.А., Щербаткин Д.Д. Ослабление ПМД в солитонных волоконно-оптических линиях связи: Сб. «Волоконная оптика». М: Вико, 2001. - С. 132-142.

20. Saida Т., Takiguchi К., Kuwahara S., Kisaka Y., Miyamoto Y., Hashizume Y., Shibata Т., Okamoto K. Planar Lightwave Circuit Polarization-Mode Dispersion Compensator // PNAS, vol. 99, June, 2001.

21. Соколов С.А. Возникновение поляризационной модовой дисперсии под действием грозовых разрядов // Электросвязь. 2004. - № 11 — С. 28.

22. Бродский М., Бородицкий М., Магилл П., Фриго Н. Дж., Тур М. Шарнирно-секционная модель ПМД // Lightwave Russian Edition. -2005. -№ 1. С. 25.

23. Farrell P., Cornick К., Hinton К., Dods S. Quantifying the Dependence of Degree of Polarization on Polarization Mode Dispersion and the Optical Spectrum // OFC/NFOEC 2007, Conf. Proc., paper OMH5,2007.

24. Беловолов М.И. et. al. Одномодовый волоконный световод с дополнительным кольцевым световодом для двухканальной связи и специальных применений // Квант. Электрон. №31. —2001. - С. 733.

25. Беловолов М.И., Шаталов А.Ф. Джиттер и предельная нижняя частота7импульсов генерации твердотельного лазера с диодной накачкой припассивной модуляции добротности резонатора // Квант. Электрон. — №38.-2008.-С. 933.

26. Gandhi A., Behtash S. Electronic Dispersion Compensator // IEEE Photon. Technol. Lett., 11,1999. P. 677.

27. Simnerud H., Xie C., Karlsson M., Samuelsson R., Andrekson P.

28. A Comparison Between Different Compensation Techniques // Journal of Lightwave Technology, vol. 9, No. 6, May, 1996.

29. Killey R., Watts P., Glick M., Bayvel P. Electronic dispersion compensation by signal predistortion //OFC 2006, Conf. Proc., paper OWB3, 2006.

30. Prati G. Electronic dispersion compensation // ECOC 2005, Conf. Proc., paper, Mo4.6,2005.

31. Inuzuka F., Yamazaki E., Yonenaga K., Takada A. Nonlinear Inter-Channel Crosstalk Compensation Using Electronic Pre-distortion in Carrier Phase Locked WDM // OFC/NFOEC 2008, Conf. Proc., paper 0Tu05,2008.

32. Freckmann Т., Gonzalez C., Crespo J. Joint Electronic Dispersion Compensation for DQPSK // OFC/NFOEC 2008, Conf. Proc., paper ОТиОб, 2008.

33. Zhao J., McCarthy M., Gunning P., Ellis A.D. Dispersion Tolerance Enhancement in Electronic Dispersion Compensation using Full Optical-Field Reconstruction // OFC/NFOEC 2008, Conf. Proc., paper OWL3, 2008.

34. Hauske F.N., Lankl В., Xie C., Schmidt E.-D. Iterative Electronic Equalization Utilizing Low Complexity MLSEs for 40 Gbit/s DQPSK Modulation // OFC/NFOEC 2007, Conf. Proc., paper OMG2, 2007.

35. Наний O.E., Величко M.A., Павлова Е.Г. Принципы оптимизации оптических систем связи //Труды МТУСИ, т. 1, Москва, 2008. С. 410415.

36. Biilow H. Electronic Dispersion Compensation // OFC/NFOEC 2007, Conf. Proc., paper OMG5,2007.

37. Величко M.A. Электронные методы компенсации дисперсии в оптических линиях связи // Lightwave Russian edition. 2007. - №1. -С. 20-23.

38. Величко М.А., Наний О.Е. Электронные методы компенсации дисперсии в оптических линиях связи // Труды 1-ой Всероссийской молодежной научной школы "Материалы нано-, микро- и оптоэлектроники: физические свойства и применение", Саранск^ 2006. -С. 139-144.

39. Watts P.M., Waegemans R., Benlachtar Y., Mikhailov V., Glick M., Bayvel P., Killey R.I. 10.7 Gb/s Electronically Predistorted Transmission over 800km Standard Single Mode Fibre using FPGA-based Real-Time Processingt

40. ECOC 2008, Conf. Proc., paper We.2.E.l, 2008.

41. Weber C., Petermann K. Impact of Fibre Nonlinearities in Electronic Dispersion Compensation Systems at 40 Gb/s // ECOC 2008, Conf.'Proc., paper P.4.0.9,2008.

42. Franz В., Klekamp A., Roesener D., Buchali F., Biilow H. Performance Improvements of Different Modulation Formats by Applying Adaptive Electronic Equalisation in 43 Gbit/s Systems // ECOC 2007, Conf. Proc., Session 3.1,2008.

43. Franz B. Enlargement of PMD tolerance in 43 Gbit/s, RZ-DQPSK signal using electrical dispersion compensation without adaptive control // ECOC 2007, Conf. Proc., Session 3.1, 2008.

44. Xie С. Performance of Electronic Pre-Distortion in 40-Gb/s Systems with Optical Dispersion Compensation for Different Modulation Formats and Transmission Fibres // ECOC 2007, Conf. Proc., Session 3.1,2008.

45. Watts P., Glick M., Bayvel P., Killey R. Performance of Electronic Predistortion Systems with 1 Sample/bit Processing using Optical Duobinary Format // ECOC 2007, Conf. Proc., Session 3.1, 2008.

46. Franz В., Buchali F., Rosener D., Btilow H. Adaptation Techniques for Electronic Equalizers for the Mitigation of Time-Variant Distortions in 43 Gbit/s Optical Transmission Systems // OFC/NFOEC 2007, Conf. Proc., paper OMG1,2007.

47. Franz В., Rosener D., Buchali F., Biilow H., Veith G. Electronic FeedForward Equaliser and Decision Feedback Equaliser for the Mitigation of Chromatic Dispersion and PMD in 43 Gbit/s Optical Transmission Systems //ECOC 2006, Conf. Proc., Wei.5.1, 2006.

48. Yang H., Peucheret C., Tokle Т., Jeppesen P. Comparison of Practical Implementation Limitations for Different Electronic Pre-Distortion Transmitter Structures // ECOC 2006, Conf. Proc., We 1.5.2,2006.

49. Weber C., Fischer J. K., Bunge C.-A., Petermann K. Electronic Precompensation of Intra-Channel Nonlinearities at 40 Gbit/s // ECOC 2006, Conf. Proc., Wei.5.4,2006.

50. Downie J., Hurley J., Mauro Y., Lobanov S. On the Use of MLSE with Non-Optimal Demodulation Filtering for Optical Duobinary Transmission // OFC/NFOEC 2008, Conf. Proc., paper 0Th05, 2008.

51. Poggiolini P. MLSE Receivers: Application Scenarios, Fundamental Limits and Experimental Validations // ECOC 2008, Conf. Proc., paper Tu.l.D.l, 2008.

52. Li M., Zhang F., Chen Z., Xu A. Chromatic Dispersion Compensation by MLSE Equalizer with Diverse Reception // ECOC 2008, Conf. Proc., paper P.4.0.9, 2008.

53. Kupfer Т., Whiteaway J., Langenbach S. PMD Compensation using Electronic Equalization particular Maximum Likelihood Sequence Estimation// OFC/NFOEC 2007, Conf. Proc., paper OMH1, 2007.

54. Savory S. J. Compensation of Fibre Impairments in Digital Coherent Systems // ECOC 2008, Conf. Proc., paper Mo.3.D. 1, 2008.

55. Kikuchi N., Sasaki S. Optical dispersion-compensation free incoherent multilevel signal transmission over single-mode fiber wdth digital pre-distortion and phase pre-integration techniques // ECOC 2008, Conf. Proc., paper Tu.l.E.2,2008.

56. Sitch J. High-speed digital signal processing for optical communications // ECOC 2008, Conf. Proc., paper Th.l.A.l, 2008.

57. Faerbert A. Application of Digital Equalization in Optical Transmission Systems // OFC 2006, Conf. Proc., paper OTuE5,2006.

58. Taylor M. Compact Digital Dispersion Compensation Algorithms // OFC/NFOEC 2008, Conf. Proc., paper OTuOl, 2008.

59. Savory S. Digital Signal Processing Options in Long Haul Transmission // OFC/NFOEC 2008, Conf. Proc., paper ОТиОЗ, 2008.

60. Zhao J., Chen L.-K., Chan C.-K. Maximum Likelihood Sequence Estimation for Chromatic Dispersion and Polarization Mode Dispersion Compensation in 3-Chip DPSK Modulation Format // OFC/NFOEC 2007, Conf. Proc., paper OMG3, 2007.

61. Bulow H., Franz В., Klekamp A., Buchali F. 40 Gb/s Distortion Mitigation and DSP-Based Equalisation Henning // ECOC 2007, Conf. Proc., Session 3.1,2008.

62. Winzer P.J., Essiambre R.J., Chandrasekhar S. Dispersion-Tolerant Optical Communication Systems // ECOC 2004, Conf. Proc., We2.4.1, 2004.

63. Xia C., Rosenkranz W. Mitigation of Optical Intrachannel Nonlinearity Using Nonlinear Electrical Equalization // ECOC 2006, Conf. Proc., Wel.5.3, 2006.

64. Savory S.J., Stewart A.D., Wood S., Gavioli G., Taylor M.G., Killey R.I., Bayvel P. 2480km of Standard Fibre without Optical Dispersion Compensation//ECOC 2006, Conf. Proc., Th2.5.5, 2006.

65. Conradi J. Bandwidth-Efficient Modulation Formats for Digital Fiber Transmission // Optical Fiber Telecommunications, vol. IV B, 2002. P. 862.

66. Winzer P., et al. Effect of receiver design on PMD outage for RZ and NRZ // Proc. OFC 2002, Tull, 2002. P. 46-48.

67. Tokle Т., Serbay M., Jensen J., Rosenkranz W., Jeppesen P. Advanced Modulation Formats for Transmission Systems // OFC/NFOEC 2008, Conf. Proc., paper OMI1,2008.

68. Sekine K., Kikuchi N., Mandai K., Sasaki S. Advanced Multi-level' Transmission Systems // OFC/NFOEC 2008; Conf. Proc., paper OMI4, 2008.

69. Kawanishi Т., Sakamoto Т., Chiba A., Izutsu M., Winzer P. Duobinaiy signal generation using high-extinction ratio modulation // OFC/NFOEC 2008, Conf. Proc., paper OWL2, 2008. !'

70. Величко M.A., Наний O.E., Сусьян A.A. Новые форматы модуляции в оптических системах связи // Lightwave Russian edition. 2005. - №4. -С. 21-30.

71. Величко М.А., Сусьян А.А. Двойной фазомодулированный бинарный формат// Lightwave Russian edition. 2004. - №4. - С. 26-29.

72. Алексеев Е.Б., Широков М.А. Оценка предельной протяженности BOJIC при передаче сигналов NRZ- и RZ-форматов // Электросвязь. -2007.-№4.-С. 62-65.

73. Величко М.А., Наний О.Е. Многоуровневая модуляция в сетях доступа // Электросвязь. 2007. - №12. - С. 36-39.

74. Velichko M.A. The Use of 4-ary ASK Coding in Directly Modulated Lasers to Increase Transmission Speed in Access Networks // Proceedings of International Conference Laser Optics, L0-2006, paper TuR3-04,2006.

75. Klekamp A., Franz В., Biilow H. PMD Tolerance Enhancement by Adaptive Receiver for 43 Gb/s DPSK NRZ-and RZ-Modulation // ECOC 2007, Conf. Proc., Session 3.1,2008.

76. Miyamoto Y. Advanced Modulation Formats for High-Capacity Optical Transport Network //ECOC 2005, Conf. Proc., Thl.2.1,2005.

77. Lu Y-C., Chen J. J., Peng W-R., Huang M-F., Wei C-C. A Cost-Effective Phase-Modulation-Enhanced Duobinary Modulation to Improve SPM Tolerance Using Only One Mach-Zehnder Modulator // ECOC 2005, Conf. Proc., Th 1.2.4,2005.

78. Brindel P., Pierre L., Leclerc O. Optical Generation of 43Gbit/s Phase-Shaped Binaiy Transmission Format from DPSK Signal using 50GHz Periodic Optical Filter // ECOC 2005, Conf. Proc., Th2.2.2,2005.

79. Liu X. Generation of RZ-DPSK Using a Single Mach-Zehnder Modulator and Novel Driver Electronics // ECOC 2004, Conf. Proc., We3.4.2,2004.

80. Yu J., Chang G., Barry J. 40Gbit/s Modified Duobinary RZ Signal Generation, Wavelength Conversion and Transmission // ECOC 2004, Conf. Proc., We2.4.2, 2004.

81. Kikuchi N., Sekine K., Sasaki S. Proposal of Inter-Symbol Interference (ISI) Suppression Technique for Optical Multilevel Signal Generation 11 ECOC 2006, Conf. Proc., Tu4.2.1, 2006.

82. Наний O.E. Основы цифровых волоконно-оптических систем связи // Lightwave Russian Edition. 2003. - № 1. - С. 48-52.

83. Рассмотрение вопросов расчета и проектирования оптических систем: Рекомендация Международного союза электросвязи МСЭ-Т, серия G, добавление 39, 2006.

84. Agrawal G. P. Fiber-Optic Communication Systems. N. Y.: John Wiley & Sons, 1997. - 555p.

85. Оптические интерфейсы для одноканальных STM-64 и других систем СЦИ с оптическими усилителями: Рекомендация Международного союза электросвязи МСЭ-Т, G.691,2006.

86. Солодовников А. И., Спиваковский A.M. Основы теории и методы спектральной обработки информации. — JI.: Издательство Ленинградского университета, 1986. С. 63.

87. Иванов А.Б. Воллоконная оптика. Компоненты, системы передачи, измерения. -М.: Syrus Systems, 1999. 564 с.

88. Аппаратура измерения Q-фактора для оценки качественных показателей передачи оптических каналов: Рекомендация Международного союза электросвязи МСЭ-Т, 0.201, 2003.

89. Byrne. D. Accurate Simulation of Multifrequency Semiconductor Laser Dynamics under Gigabit- per-second Modulation // Journal of Lightwave Technology, vol. 10, No. 8, August, 1992. P. 56.

90. Величко M. А. Передача информации по линиям сверхдальней связи с использованием лазера с управляемым чирпом // Lightwave Russian Edition. 2006. - №2. - С. 21.

91. Mahgerefteh D., Fan F. Chirp-managed-laser technology delivers > 250-km reach // Lightwave Online. August 09. - 2005.

92. Белов K.H., Наний O.E. Уменьшение ширины спектра излучения лазеров с прямой модуляцией // Lightwave Russian Edition. 2003. - № l.-C. 9.

93. Корниенко JI.C., Наний О.Е. Физика лазеров. Ч. 1. М.: Издательство МГУ, 1996.-498 с.

94. Grofl D.-D., Seimetz М., Molle L., Caspar С. 30 Gbit/s RZ-8-PSK Transmission over 2800 km Standard Single Mode Fibre without Inline Dispersion Compensation Ronald Freund // OFC/NFOEC 2008, Conf. Proc., paper OMI5,2008.

95. Белов K.H., Наний O.E., Щербаткин Д.Д., Величко М.А. Повышение качества информационных сигналов в оптических передатчиках на основе лазеров с прямой модуляцией // Вестник МГУ. Физика. Астрономия. 2005. - №4. - С. 40.

96. Warm S., Bunge С., Wuth Т., Petermann К. Electronic dispersion precompensation using a directly modulated laser // ECOC 2008, Conf. Proc., paper P.4.07, 2008.

97. Ахманов С.А., Никитин С. Ю. Физическая оптика М.: Издательство Московского Университета, 1998. - 534 с.

98. Ландсберг Г.С. Оптика. М.: Наука, 1976. - 712 с.

99. Величко М.А., Волков В.Г., Наний О.Е., Павлова Е.Г. Новый способ модуляции в волоконно-оптических линиях связи // Тезисы докладов Всероссийской конференции «Оптические технологии в телекоммуникациях», Казань, 2008. — С. 231-232.

100. Величко М.А., Наний О.Е. Оптимизация гибридных методов компенсации дисперсии // Фотон-Экспресс, спец. выпуск, труды Всероссийской конференции по волоконной оптике, 2007. С. 24-25.

101. Сойфер В.А. Дифракционная компьютерная оптика. М.: Физматлит, 2007. - 486 с.

102. Тихонов А.Н., Арсенян В.Я. Методы решения некорректных задач. -М.: Наука, 1979.-348 с.