DETAILY VÝZNAMNÉHO VÝSLEDKU
Stabilizace zisku ramanovského vláknového zesilovače optickou zpětnou vazbou
Ing. Miroslav Karásek, DrSc.; Ing. Jiří Kaňka, CSc.; Dr. Ing. Pavel Honzátko; Ing. Jan Radil, Ph.D.
Rok: 2003
Kapacita optických sdělovacích systémů se řádově zvýšila díky zavedení technologie vlnového multiplexování, tj. současnému přenosu několika desítek či stovek datových kanálů lišících se vlnovou délkou po jednom vlákně. Přenosová rychlost každého z těchto kanálů je 10 Gbit/s nebo 40 Gbit/s. Vývoj optických vláknových zesilovačů umožnil zesilování všech přenášených kanálů současně vždy, když poměr signálu k šumu klesne v důsledku ztrát ve vlákně pod přípustnou úroveň. V optických sdělovacích systémech příští generace bude možné jednotlivé datové kanály v uzlových bodech sítě vyčleňovat či začleňovat v závislosti na jejich vlnové délce, takže počet kanálů přenášených mezi sousedními body sítě se bude měnit. Zisk vláknových zesilovačů pro tento typ sítě nesmí být tudíž závislý na počtu současně přítomných kanálů. Navrhli jsme stabilizaci zisku ramanovského vláknového zesilovače pomocí optické zpětné vazby. Tento typ stabilizace zisku byl dosud vyzkoušen jen u optických zesilovačů na bázi vláken dopovaných prvky vzácných zemin. Pro teoretickou analýzu stabilizace zisku ramanovského zesilovače jsme vytvořili numerický model založený na řešení soustavy parciálních diferenciálních rovnic popisujících šíření vln signálu, čerpání a zesílené spontánní emise zesilovacím vláknem. Z teoretické analýzy vyplývá, že pomocí optické zpětné vazby lze omezit špičkové fluktuace výkonu signálu více než desetkrát a lze zcela odstranit trvalé změny výkonu signálu při změně počtu přenášených datových kanálů. Teoretické výsledky jsme ověřili experimentálně a dosáhli jsme kvantitativní shody teoretických a experimentálních výsledků.

Levý obrázek představuje teoreticky vypočtené fluktuace výkonu v jednom ze 16 kanálů v případě, kdy 8 kanálů bylo periodicky vypínáno a zapínáno. Na pravém obrázku je experimentální ověření stabilizace zisku ramanovského zesilovače s parametry, které byly uvažovány při teoretické analýze.

  1. Karásek, M., Menif, M., Bellemare, A.: Remotely pumped hybrid amplifiers for extended bidirectional passive optical networks. Fiber and Integrated Optics 22: 13-24 (2003).
  2. Karásek, M., Kaňka, J., Honzátko, P., Radil, J.: Protection of Surviving Channels in All-Optical Gain‑Clamped Lumped Raman Fibre Amplifier: Modelling and Experimentation. Optics Communications 231: 309-317 (2004)
  3. Karásek, M., Kaňka, J., Honzátko, P., Radil, J.: Channel Addition/Removal Response in All-Optical Gain-Clamped Lumped Raman Fiber Amplifier. IEEE Photonics Technology Letters 16: (March 2004, v tisku)
  4. Karásek, M., Kaňka, J., Honzátko, P., Radil, J.: All-Optical Gain-Controlled Lumped Raman Fibre Amplifier. 8th Working Conference on Optical Network Design and Modelling, 2.-4. February 2004, Ghent, Belgium, Proceedings (2004, přijato k prezentaci).