CC BY
20DOI 10.24412/2308-6920-2021-6-323-324
ДВУХВОЛНОВЫЕ WDM-МУЛЬТИПЛЕКСОРЫ НА ОСНОВЕ РАЗЛИЧНЫХ ВОЛОКОННЫХ СТРУКТУР
Елизаров С.Г., Иванов Д.А.*, Ленин М.М., Яковлев М.Я.
ЗАО «ЦНИТИ «Техномаш-ВОС», г. Москва E-mail: d.ivanov@tmvos.com
Настоящее время характеризуется широким распространением волоконно-оптических телекоммуникационных систем. Производители активно разрабатывают новые марки оптических волокон (ОВ), улучшая их оптические и эксплуатационные характеристики. Это дает возможность совершенствования волоконно-оптических компонентов, которые используют оптическое волокно в качестве активной среды. Среди наиболее распространенных подобных компонентов можно выделить волоконные брегговские решетки, волоконные линии задержки, распределенные волоконно-оптические датчики, оптические разветвители, и спектрально-селективные разветвители-объединители.
Широкое распространение в оптических системах связи получили двухканальные WDM-мультиплексоры / демультиплексоры с рабочими длинами волн 1310 и 1550 нм, соответствующими 2-му и 3-му окнам прозрачности кварцевого оптического волокна. Для формирования таких устройств обычно используется технология сплавной биконической вытяжки (FBT), позволяющей достичь низких вносимых потерь одновременно с высокой степенью изоляции каналов в широком диапазоне температур [1]. Однако анализ компонентной базы ВОСП показывает, что характеристики промышленных мультиплексоров недостаточно соответствуют совокупности современных требований, предъявляемых большинством разработчиков систем, в частности, по допустимым величинам внешних воздействующих факторов, вносимым потерям и величине оптической изоляции каналов [2]. Поэтому является актуальной разработка и исследование WDM-мультиплексоров с улучшенными характеристиками.
Одним из возможных путей оптимизации таких устройств является поиск новых марок ОВ, из которых можно было бы изготовить WDM-мультиплексоры.
В настоящей работе рассмотрены вопросы технологии изготовления и возможности формирования сплавных мультиплексоров на основе различных марок оптических волокон. Представлены результаты изготовления и испытаний экспериментальных образцов WDM-мультиплексоров, а так же проведен сравнительный анализ параметров полученных разветвителей.
Структура сплавного WDM-мультиплексора приведена на рис. 1а. Такое устройство представляет собой биконический одномодовый разветвитель, основанный на сплавлении двух ОВ с одновременным растяжением участка соединения с целью получения плавного биконического сужения, необходимого для оптической связи между волокнами (области связи). Уровень мощности, переданной из одного ОВ во второе, зависит длины волны излучения, передаваемого по волокну и длины области связи L [3].
Рис. 1а. Схематическое изображение сплавного WDM-мультиплексора; Рис. 1б. Перекачка оптической
мощности из канала 1 в канал 2
Основными характеристиками WDM-мультиплексора являются вносимые потери А и коэффициент изоляции ^з. Необходимые характеристики достигаются путем контролируемого растяжения и формирования биконической перетяжки. По мере утончения и увеличения длины области связи происходит перекачка оптической мощности из канала 1 в канал 2 и обратно (рис.1б).
№6 2021 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2021» www.fotonexpres.rufotonexpress@mail.ru
323
Таким образом, изготавливая разветвитель с областью связи определенной длины L, можно добиться объединения или разделения рабочих длин волн в волоконных выходах мультиплексора, на чем основан принцип изготовления спектрально-селективных мультиплексоров.
В настоящей работе WDM мультиплексоры изготавливались на японской установке для создания разветвителей FCI-0201 фирмы NTT AT с керамическим нагревателем. В рамках работы были исследованы следующие марки ОВ: Corning SMF 28e+, Corning SMF-28e+ LL, Corning SMF-28 ULTRA, Corning LEAF, Corning Clearcurve XB, Fujikura FutureGuide-LWP, Fujikura FutureGuide-SS, Fujikura FutureGuide-Ace.
Усредненные значения вносимых потерь и коэффициентов оптической изоляции, полученных WDM-разветвителей, представлены на рис. 2.
0,6 т
а 0 А
а £
g
ä „ ,
ж
К
ж т
< ► •
♦ Corning SMF-28 ULTRA S Corning LEAP
Fujikura FutureGuide-SS Fujikura FutureGuide-ACE : Corning Clearcurve XB Corning SMF-28 eH- LL Fujikura FutureGuide-LWP
• Corning SMF-28e+
15,5 16 16,5 17 17,5 18 18,5 19 19,5 20 20,5 21 21,5 Коэффициент изоляции, дБ
Рис. 2. Усредненные значения оптических параметров WDM-мультиплексоров
Из рис. 2 видно, что среди представленных ОВ наилучшими оптическими параметрами обладают образцы WDM-мультиплексоров из волокон Corning SMF-28e+, Corning SMF-28 ULTRA и Corning LEAF. Среди них наиболее перспективным для изготовления WDM-мультиплексоров является волокно Corning SMF-28 ULTRA благодаря повышенной стойкости к изгибам.
Проведен анализ функционирования и метода изготовления сплавных WDM-мультиплексоров на основе различных марок ОВ. Исследованы оптические характеристики изготовленных образцов.
Проведены испытания образцов WDM-мультиплексоров из ОВ Corning SMF-28e+, Corning SMF-28 ULTRA и Corning LEAF на воздействие рабочих температур в диапазоне от -60 до +85 °С, и на воздействие механической вибрации с амплитудой виброускорения 10 g в диапазоне от 50 до 2000 Гц. Изменение величины вносимых потерь в указанном диапазоне воздействий не превышало 0,1 дБ, а изменение коэффициента оптической изоляции не превышало 1 дБ.
Литература
1. Наний О.Е. Основы технологии спектрального мультиплексирования каналов передачи (WDM) // Lightwave Russian Edition. 2, 47-52 (2004)
2. Елизаров С.Г. и др., Влияние комбинированных температурно-механических воздействий на характеристики двухволновых WDM-демультиплексоров // Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения. 18, 582-585 (2018)
3. Дементьев С.Г. и др., Температурная стабильность двухканальных WDM-мультиплексоров на основе биконических разветвителей // Материалы Международной научно-технической конференции INTERMATIC-2012. 4, 107-110 (2012)
324............№6 2021 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2021» www.fotonexpress.rufotonexpress@mail.ru
