Научная статья на тему 'Оценка влияния физических факторов на свойства формирователя линейно-частотно-манипулированных радиосигналов на волоконно-оптических структурах'

Оценка влияния физических факторов на свойства формирователя линейно-частотно-манипулированных радиосигналов на волоконно-оптических структурах Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
31
17
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЛИНЕЙНАЯ ЧАСТОТНАЯ МОДУЛЯЦИЯ / БИНАРНЫЕ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ / ОПТИЧЕСКОЕ ВОЛОКНО / LINEAR FREQUENCY MODULATION / BINARY FIBER OPTIC STRUCTURES / FIBER OPTIC

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Зачиняев Юрий Владимирович, Румянцев Константин Евгеньевич

Рассмотрено функционирование формирователя линейно-частотно-манипулированных сигналов на волоконно-оптических структурах. Проанализировано влияние дисперсии, рассеяния и нелинейных эффектов оптического волокна на работу формирователя. Обоснована реализуемость формирователя линейно-частотно-манипулированных сигналов на волоконно-оптических структурах с точки зрения физических ограничений оптического волокна.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Зачиняев Юрий Владимирович, Румянцев Константин Евгеньевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Assessment of the influence of physical factors on the operational features of the linear frequency shift keying signal generator based on the fiber optic structures

The aspects of fiber optic-based linear frequency-shift keying signal generator operation are examined. The influence of fiber optic dispersion, scattering and non-linear effects on the operation of generator had been analyzed. The realizability of the fiber optic-based linear frequency shift keying signal generator in terms of physical limits of fiber optic had been substantiated.

Текст научной работы на тему «Оценка влияния физических факторов на свойства формирователя линейно-частотно-манипулированных радиосигналов на волоконно-оптических структурах»

Полупроводниковая электроника, оптоэлектроника

УДК 621.396.967

Ю. В. Зачиняев, К. Е. Румянцев

Технологический институт Южного федерального университета в г. Таганроге

Оценка влияния физических факторов

на свойства формирователя линейно-частотно-манипулированных радиосигналов на волоконно-оптических структурах

Рассмотрено функционирование формирователя линейно-частотно-манипулиро-ванных сигналов на волоконно-оптических структурах. Проанализировано влияние дисперсии, рассеяния и нелинейных эффектов оптического волокна на работу формирователя. Обоснована реализуемость формирователя линейно-частотно-манипулированных сигналов на волоконно-оптических структурах с точки зрения физических ограничений оптического волокна.

Линейная частотная модуляция, бинарные волоконно-оптические структуры, оптическое волокно

Области применения сложных радиосигналов с частотной модуляцией значительно расширились за последние десятилетия. Применять короткие широкополосные сигналы с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ) наиболее целесообразно в устройствах для обработки информации с высокой скоростью, не требующих большой дальности действия [1].

Невозможность применения традиционных методов для высокоскоростного формирования и обработки широкополосных радиосигналов, включая и ЛЧМ-радиосигналы, приводит к необходимости использования оптических методов обработки информации, в том числе к применению для этих целей оптического волокна (ОВ) [2], [3]. Таким образом, актуальными являются проблемы использования волоконной оптики для формирования наносекундных частотно-модулированных радиосигналов, а также анализ характеристик такого устройства. В [1] определены перспективы применения волоконной оптики для формирования линейно-частотно-манипулированных сигналов (ЛЧМН), а также синтезирована схема устройства, однако не проанализированы вопросы, связанные с влиянием свойства ОВ на функционирование устройства.

Способ формирования радиосигнала с ЛЧМН на бинарных волоконно-оптических структурах (БВОС), проанализированный в [1], предусматривает в составе формирователя (рис. 1) источник оптических импульсов ИОИ пикосекундной длительности, волоконно-оптический разветвитель ВОР на N выходов, N -1 волоконно-оптических линий задержек ВОЛЗ, волоконно-оптический соединитель ВОС с N входами, оптический усилитель ОУ, приемный оптический модуль ПОМ, полосовой фильтр ПФ, амплитудный ограничитель АО, электронный усилитель ЭУ и фильтр низких частот ФНЧ.

© Зачиняев Ю. В., Румянцев К. Е.. 2012 91

ИОИ

ВОР

I

БВОС

* ♦ *

бвос2 БВОС' БВОСд,

♦ + *

ВОЛЗ1 ВОЛЗ'.! волз№_

+ 2 ь +д<

АО

I

ПФ

I

ЭУ

X

ФНЧ

ПОМ

ВОС

I

т

Выход

ОУ

Рис. 1

Выход ИОИ соединен с оптическим входом ВОР. Первый выход ВОР через БВОС^ с постоянной времени тБВОС1 соединен с первым входом ВОС. Все /-е выходы ВОР, начиная со второго, через БВОС, с постоянными времени тьиос и / — 1-е ВОЛС, | с посто-

янными времени т3 1 подключены к /-м входам ВОС / = 2, N . Оптический выход ВОС

через последовательно соединенные ОУ, ПОМ, ПФ, АО и ЭУ подключен к ФНЧ. Выход ФНЧ является выходом формирователя.

В свою очередь, /-я БВОС (рис. 2) состоит из () разделительных направленных волоконных ответвителей У-типа РНВОд... РНВО,^, () суммирующих направленных волоконных ответвителей У-типа СНВОд.. .СНВОг^, () дополнительных ВОЛЗ ВОЛЗд... ВОЛЗ,^

с временами задержки т3 =2-/ ^з^. 7 =1, б, причем т31 = тбвос

Время задержки г -1 -й ВОЛЗ, соединяющей /-ю БВОС с /-м входом ВОС, опреде-

г—1

ляется по формуле т3 = К + \ ^ т3 ^ где К - число формируемых БВОС копий.

т=1

Конструктивные особенности БВОС определяются параметрами формируемого ЛЧМН-сигнала: начальной частотой /(), скоростью частотной модуляции (3 и длительностью ЛЧМ-сигнала Хд^.

Если задано количество копий К, формируемых каждой из БВОС, то число выходов ВОР определится как N = |_т.лчм/с/^_|> гДе ~ /с ~ центральная частота ЛЧМН-сигнала; • - оператор взятия целой части. При этом частота следования копий в 1-й БВОС составит

/слг = /о+ Р/я '"1 К + 0.5К //о + ,]/о2+Мп г-1 К + 0.5К . Тогда Тбвос,- = У/слг •

РНВО

г1

СНВОг1 РНВОг2

СНВО

г 2

РНВО

я

СНВО

Я

Вход

-Выход

Рис. 2

1

Sk

Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2012. Вып. 4======================================

Следует учитывать, что количество копий К, формируемых в БВОС, всегда кратно

двум: К = , причем должно выполняться условие 2^ < ^2п/(2Д> + 1/2 < 1

Последовательность импульсов, сформированная БВОС и объединенная ВОС, усиливается и подается на ПОМ для преобразования оптического излучения в электрический сигнал. Полученный сигнал подается на ПФ для выделения спектра ЛЧМН-сигнала. При формировании ЛЧМН-сигналов необходимо уменьшать паразитную амплитудную модуляцию, поэтому сигнал с ПФ подается на АО. Затем он усиливается в ЭУ, дополнительно фильтруется в ФНЧ для устранения искажений, вызванных применением АО.

е эпюры процессов формирования ЛЧМН-сигнала на выходах: ИОИ (рис. 3, а), БВОС (рис. 3, б), БВОС,- (рис. 3, в), БВОС^ (рис. 3, г), ВОЛС: (рис. 3, д), ВОС и ОУ (рис. 3, е), ПФ (рис. 3, ж), АО (рис. 3, з), ЭУ (рис. 3, и) и ФНЧ (рис. 3, к).

В [4] при анализе возможности формирования ЛЧМН-сигналов на основе ОВ получены предельные значения центральной частоты, девиации и длительности формируемого ЛЧМН-сигнала при разных величинах технологического допуска в изготовлении линий задержек в БВОС (табл. 1).

Таблица 1

Параметр Технологический допуск на точность изготовления ВОЛЗ, мм

1.0 0.1

Значение параметра

Центральная частота ЛЧМ-сигнала, ГГц 10 10

Ширина спектра ЛЧМ-сигнала, ГГц 5.65 6.6

Длительность ЛЧМ-сигнала, нм 2.28 181.8

Поскольку качество формирования ЛЧМН-сигналов в формирователе напрямую зависит от параметров ОВ, актуальной является задача исследования влияния явлений и факторов, характерных для волоконной оптики, на функционирование формирователя.

Целью настоящей статьи являются оценка влияния физических факторов на свойства формирователя ЛЧМН-сигналов на БВОС и определение условий функционирования устройства с учетом особенностей ОВ.

Как известно [5], основным фактором, ограничивающим диапазон частот входного сигнала в БВОС при формировании копий, а следовательно, и в формирователе ЛЧМН-сиг-налов, является дисперсия ОВ, при которой различные частотные компоненты передаваемого сигнала распространяются в ОВ с разной скоростью. Дисперсия накладывает ограничения на дальность передачи и на верхнюю частоту передаваемых сигналов из-за "размывания" отдельных импульсов вплоть до их перекрытия во времени.

Поскольку в формирователе ЛЧМН-сигналов на БВОС используется одномодовое ОВ, то преобладающей является хроматическая дисперсия [5], обусловленная различием скоростей распространения частотных составляющих моды. Для характеристики хроматической дисперсии обычно используется значение удельной хроматической дисперсии -О X пс/ нм-км .

В [5] для оценки степени влияния хроматической дисперсии на форму сигнала введен параметр дисперсионной длины Ьд :

¿д= T)2/| P2I, (1)

где Tq - начальная длительность передаваемого импульса оптического излучения; (32 -параметр дисперсии групповой скорости.

Физический смысл дисперсионной длины заключается в следующем: оптический импульс гауссовской формы с начальной длительностью Tq после прохождения волокна протяженностью z = с параметром дисперсии групповой скорости (З2 будет иметь длительность Tz - "J2T0.

Из формулы (1) следует, что с уменьшением длины используемых импульсов дисперсионная длина снижается, а влияние дисперсии на форму сигнала становится более выраженным. В [5] сделан вывод, что дисперсией можно пренебречь, если г<с£д, так

как в этом случае Tz¡Tq ~ 1.

Формула (1) справедлива для монохромного источника излучения. Для источника излучения с шириной частотного спектра Лео при начальной длительности импульса Tq и параметре дисперсии групповой скорости (3^ дисперсионная длина может быть найдена по формуле

(2)

В [5] также показано, что соотношение (2) справедливо для импульсов любой формы. Если максимальное расстояние гтах, на котором влиянием дисперсии можно пренебречь, принять равным 0.1Хд, то длительность импульса после прохождения волокна протяженностью 2тах составит Т2тах ~ 1.0057а относительное "уширение" импульса не превысит 0.5 %.

Рассчитаем значения дисперсионной длины для различных типов одномодового волокна и значений длительности 70. При этом учтем, что

7о<0.5//тах, (3)

где /тах - максимальная частота формируемого ЛЧМН-сигнала [6].

Для определения предельных значений длительности импульса ИОИ и длины ОВ в устройстве, необходимых для анализа явления дисперсии в формирователе ЛЧМН-сигна-лов на БВОС, используем данные из табл. 1.

Минимально возможное значение длительности импульса ИОИ с учетом (3) -

— У 2 /тах . При этом максимально возможное значение длины ОВ определяется макси-

ЛГ-1 1

мальным числом копий Ктгк, формируемых БВОС: гОВтах = А"тах + 1 ^—.

г=1

С учетом данных из табл. 1 минимально возможная длительность входного импульса составляет 7д = 38 пс, а максимальная длина ОВ ^овшах = 37 м. Результаты расчета значе-

Таблица2

Тип оптического волокна Длительность импульса То, пс

38 50 100

Ьд, км

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

С несмещенной дисперсией (НД) 63 109 437

С нулевой смещенной дисперсией (НСД) 1130 1960 7870

С ненулевой смещенной дисперсией (НнСД) 283 490 1960

ния дисперсионной длины согласно (2) для различных типов ОВ и длины импульса приведены в табл. 2. Зависимость ¿д То для ОВ различного типа представлена на рис. 4.

Из табл. 2 и рис. 4 видно, что при длительности импульса свыше 38 пс дисперсионная длина для различных типов ОВ отличается незначительно и превышает 63 км.

Поскольку в формирователе ЛЧМН-сигналов на БВОС реальная максимальная длина ОВ не превышает 2овтах = 37 м, т. е. ^овтах ^ 0- в нем можно не учитывать эффект хроматической дисперсии. В целях удешевления устройства целесообразно использовать ББ-ОВ.

При использовании одномодовых волокон с малым значением хроматической дисперсии и лазеров с узкой спектральной полосой излучения необходимо также учитывать и поляризационную модовую дисперсию (ПМД).

Коэффициент удельной дисперсии Гд [пс/л/км] нормируется в расчете на 1 км, а усредненная во времени дифференциальная групповая задержка между двумя ортогональными состояниями поляризации растет с увеличением расстояния по закону Ат| [Мд = ТД \[г.

Типовое значение удельной ПМД для индивидуального одномодового волокна со ступенчатым профилем изменения показателя преломления на длине волны 1550 нм составляет

не более 0.02 пс/л/км [5]. Следовательно, для формирователя ЛЧМН-сигналов на основе БВОС, в котором осуществляется большое количество соединений индивидуальных волокон, необходимо учитывать ПМД протяженной линии (квадратично усредненная ПМД для соединенных волокон). Этот параметр используется для определения статистического верхнего предела ПМД во всей ВОС или в линии связи. Типовое значение удельной ПМД протяженной линии для одномодового волокна составляет 0.2...1.0 пс/л/км.

Из-за небольшого значения ПМД она проявляется исключительно в одномодовом волокне, причем при передаче сигнала с очень узкой спектральной полосой излучения (0.01 нм и меньше). В этом случае ПМД сравнима с хроматической дисперсией.

Рассчитанная ранее максимальная протяженность одномодового НД-волокна с минимальной длительностью входного сигнала, при которой влиянием хроматической дисперсией можно пренебречь 0.1£д , составляет порядка 6.3 км. При этом усредненная во времени дифференциальная групповая задержка между двумя ортогональ-

¿д, км

1000 -

10

0.1

20

40 60 Рис. 4

80

То, пс

ными состояниями поляризации Лтршд с типовым значением удельной ПМД протяженной линии для одномодового волокна данного типа Гд =0.4 пс/>/км * составит

Лхпмд* 0.4^1 пс. (4)

При длительности входных оптических импульсов Тд — 38 пс задержка между двумя ортогональными состояниями поляризации, рассчитанная по формуле (4), составит порядка 3.6 % от длительности сигнала. С учетом реальной максимальной длины ОВ в формирователе (37 м) можно сделать вывод, что при использовании одномодового волокна с несмещенной дисперсией SF в бинарной ВОС поляризационной модовой дисперсией можно пренебречь.

При рассмотрении вопроса о требуемой полосе пропускания формирователя ЛЧМН-сиг-налов на основе БВОС необходимо также проанализировать ограничения, накладываемые нелинейными явлениями в ОВ. Прежде чем определить условия, при выполнении которых нелинейными явлениями в ОВ БВОС можно пренебречь, необходимо классифицировать виды нелинейных явлений в ОВ.

Выделяют две категории нелинейных явлений [5]:

1. Явления, связанные с зависимостью показателя преломления волокна от оптической мощности. Эта категория включает смешение четырех волн, фазовую автомодуляцию и перекрестную фазовую модуляцию.

2. Явления, связанные с эффектом рассеяния световой волны в волокне и обусловленные взаимодействием световых волн с фононами (молекулярная вибрация) в кварцевой среде. Данные явления вызваны вынужденным рассеянием Бриллюэна и вынужденным рамановским (комбинационным) рассеянием.

Автомодуляция возникает вследствие того, что показатель преломления волокна содержит нелинейный зависимый от мощности компонент, который вызывает смещение фазы, пропорциональное мощности импульса. По этой причине различные составляющие импульса претерпевают разные фазовые смещения, что может привести к изменению его формы из-за дисперсии. Для оценки такого типа явлений вводится понятие нелинейной длины [5] Ьнл = Хо8э/2~кпРо, где - рабочая длина волны ПОИ; - эффективная об-

2 _

ласть поперечного сечения волокна (как правило, для одномодовых ОВ Л'э = 50 мкм ; п

- коэффициент нелинейности показателя преломления (для кварцевого волокна п — —8 2 /

= 3.2-10 мкм /Вт ; - пиковая мощность оптического импульса, Вт. Влиянием автомодуляции на импульсы можно пренебречь в том случае, когда импульсы распространяются на расстояние 2 <С Анл.

Результаты расчета нелинейной длины для различных значений пиковой мощности оптического импульса квантового генератора сведены в табл. 3.

* Corning® SMF-28e® Optical fiber // Product information sheet // URL: http://www.coming.com/WorkArea/showcontentaspx?id=41261

Учитывая максимальную длину ОВ в формирователе (37 м), можно констатировать, что явлением автомодуляции в формирователе ЛЧМН-сигналов на БВОС можно пренебречь, если пиковая мощность оптического импульса р не превышает 1 Вт, что достаточно для большинства приложений.

Другие нелинейные явления, связанные с зависимостью показателя преломления волокна от оптической мощности (смешение четырех волн и перекрестная фазовая модуляция), характерны только для многосигнальных систем и в формирователе ЛЧМН-сигналов на основе БВОС не проявляются.

Вынужденное рамановское рассеяние, характерное только для многоканальных систем, приводит к усилению каналов с большей длиной волны за счет уменьшения мощности каналов с меньшей длиной волны и имеет место при разнесении каналов по длине волны порядка 100 нм [5].

При вынужденном рассеянии Бриллюэна энергия также перераспределяется между соседними сигналами [7]. Однако в этот процесс вовлекаются акустические фононы и взаимодействие имеет место в очень узкой полосе частот Л/вг (порядка 20 МГц). Указанное явление может сопровождаться высокими искажениями в пределах одного канала, так как создает усиление по направлению к источнику излучения, противоположному направлению распространения сигнала. В результате передаваемый сигнал уменьшается и порождается потенциально мощный сигнал, направленный обратно к передатчику, вызывая необходимость защиты его оптическим изолятором.

Для расчета пороговой мощности обычно используется следующее приближенное

выражение [5]: Рор ~ 21[^э/ ^Вг^э ] 1 + л/с/л/вг > гДе ^Вг~4-10~П М/Вт " коэффициент усиления вынужденного рассеяния Бриллюэна, не зависящий от длины волны; Ьэ -эффективная длина волокна; А/с - ширина частотного спектра источника оптического сигнала; Д/вг = 20 Мщ - полоса частот взаимодействия с акустическими фононами.

Результаты расчета пороговой мощности при различной ширине спектра линии излучения АХ, определяющей ширину частотного спектра Л/с, при которых вынужденным рассеянием Бриллюэна в ОВ можно пренебречь, сведены в табл. 4. Как из нее следует, при рабочей длине волны Ад = 1550 нм (ширине спектра линии излучения ДА, > 0.1 нм пороговая мощность Рпор имеет приемлемые для практического применения значения.

Помимо дисперсии и рассеяния одним из ключевых факторов, влияющих на функционирование ОВ в составе формирователя ЛЧМН-сигналов на ВОС, является температура. В частности, температура окружающей среды, влияет на показатель преломления

сердцевины ОВ, а также на физическую длину самого ОВ, что сказывается на параметрах и характере функционирования устройств на основе ОВ.

Таблица 3

Ро, Вт Анл, м Ро, Вт Аш > м

0.1 3850 1.0 385

0.3 1285 2.0 193

0.5 770 10.0 39

Таблица 4

АЛ, нм Рпор, Вт АЛ, нм Рпор, Вт

0.01 0.082 2.0 16.4

0.1 0.821 3.0 24.6

1.0 8.2 5.0 41.0

Материалы, применяемые для изготовления ОВ, обладают высокой термостабильностью, что обеспечивает повышенную стабильность времени задержки. Показатель преломления сердцевины оптического волокна при отсутствии деформаций (растяжений, сжатий) волокна зависит от температуры следующим образом [8]:

An = [ дп/дТ т + дп/дТ R ] dT, (5)

где An - изменение показателя преломления сердцевины оптического волокна; дп/дТ т

- частная производная по температуре, характеризующая изменение показателя преломления из-за температурных флуктуаций; дп/дТ R - частная производная по температуре,

учитывающая деформации ОВ; dT - изменение температуры, K.

Первое слагаемое (5) проанализировано в [8], где получено его значение для кварцевого стекла: 0.68-10 5 1/°С. Для вычисления второго слагаемого, характеризующего изменения показателя преломления сердечника ОВ из-за деформаций, в [8] приведена следующая формула:

дп/дТ R =-0.03n3a2/\_R2 Т-Гн ], (6)

где n - показатель преломления сердечника ОВ; a - радиус сердечника волокна, принимаемый за радиус поля моды; R - радиус изгиба волокна в катушке; Тн - условная температура, соответствующая номинальной длине ОВ.

На основании расчета по формуле (6) установлено, что относительное изменение показателя преломления сердечника ОВ, вызванное деформацией изгиба или кручения за счет

теплового расширения, составляет порядка Ю-5. С учетом разброса значений показателя преломления сердечника ОВ различных марок указанная величина принимает значения в

интервале 0.8...1 Ю-5. Таким образом, согласно (5) с учетом (6) изменение показателя преломления сердечника для различных ОВ находится в пределах 1.79.. .1.99 10-5 dT.

Кроме того, при увеличении температуры окружающей среды длина отрезка оптического волокна за счет температурного расширения увеличивается на Az = zpdT, где z -длина оптического волокна; р - температурный коэффициент линейного расширения, характеризующий изменение длины ОВ (для кварцевого стекла р = 0.54-10-6 1/°С .

Результирующее изменение времени задержки за счет температурных флуктуаций показателя преломления и длины ОВ составит

At = z 19-10 ~5dT/c +zpt/71-4.88-10~9, (7)

где с = 3 • 108 м/с - скорость света в вакууме.

Значение второго слагаемого выражения (7) гораздо меньше значения первого слагаемого, что позволяет исключить его из дальнейшего рассмотрения.

Процесс изменения времени задержки различных ВОЛЗ в формирователе иллюстрируется рис. 5. Временной сдвиг каждой копии на выходе ВОС в результате изменения температуры окружающей среды имеет две составляющие:

БВОС1 БВОС2 БВОС3

К//сл1 V /сл1 К/./"сл2 V /сл2 К/./сл3

^12

^ + 1//сл1

^21

1Б2

т22

1Б2

'Б2

^ + 1 / /сл1 + /сл2

БЗ

г32

БЗ

БВОС н

К /слМ

хък

БЗ

К + 1 /[/сл1 + /сл2 + • • • + /сл ЛГ-1 ]

Рис. 5

• изменение времени задержки дополнительных ВОЛЗ в составе БВОС

• изменение времени задержки ВОЛЗ, соединяющих различные БВОС, Т£г .

При этом временной сдвиг копии, обусловленный изменением времени задержки дополнительных ВОЛЗ в составе БВОС, определяется номером копии в последовательности БВОС к, изменением температуры ёТ и частотой следования копий БВОС /сл/ :

= 0.389-104 кёТ'/сл1с . Временной сдвиг копии, обусловленный изменением времени задержки ВОЛЗ, соединяющих различные БВОС, определяется количеством копий К, формируемых БВОС, изменением температуры ёТ, номером БВОС / и частотами следования

копий различных БВОС /сл/. : тБ/ =0.389-104 К + 1 с!Т¡с ^-. Из рис. 5 следует, что

г=1 г

достаточным условием для исключения наложения импульсов при увеличении температуры окружающей среды является удовлетворение выбора значений Хц{ и т^- двум условиям:

г-1

х1к </сл/+Т/

/' к+1 '

Г-1

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ТБ/ +Т/А: </сл/ +ТБ /+1 +т /+1 1-

Первое неравенство в (8) справедливо для любых значений г и к. Для анализа второго неравенства (8) преобразуем его к виду

0.389-104 ёт/с[- К +1 / /сл/ +к//сл/ - / /+1 ] </ • (9)

Выражение в квадратных скобках в (9) меньше 0, поскольку К + \ > к. Следовательно, неравенство (8) справедливо для любого значения ёТ.

При уменьшении температуры окружающей среды достаточным условием для исключения наложения импульсов является выполнение условий

(8)

Г-1

Х1к < ./СЛ/ + Т; к-1 '

Г-1

ТБ/ + х1к </сл +ТБ /-1 +т /-1

Неравенства в (10) также справедливы для любого значения ёТ. Обобщая изложенное в настоящей статье, можно заключить:

5

г

• что с точки зрения физических явлений в ОВ предложенная схема формирователя ЛЧМН-сигналов на БВОС реализуема;

• явлениями хроматической и поляризационной модовой дисперсий в формирователе ЛЧМН-сигналов можно пренебречь, поскольку значение дисперсионной длины при рабочей длине волны 1550 нм гораздо меньше максимального значения длины ОВ в формирователе, а дифференциальная групповая задержка, вызванная ПМД, значительно меньше минимальной длительности импульса в нем;

• нелинейными явлениями в формирователе ЛЧМН-сигналов на БВОС можно пренебречь, поскольку значение дисперсионной длины при рабочей длине волны 1550 нм гораздо меньше максимального значения длины ОВ в формирователе, а мощность лазера не превышает пороговой мощности возникновения нелинейных явлений ОВ при использовании ИОИ с шириной спектра линии излучения свыше 0.1 нм;

в качестве ОВ целесообразно использовать НД-волокно;

• при любых значениях температурных флуктуаций наложение импульсов в формирователе ЛЧМН-сигналов на БВОС исключено.

Список литературы

1. Зачиняев Ю. В., Румянцев К. Е., Кукуяшный А. В. Формирование наносекундных ЛЧМ-радиосигна-лов на волоконно-оптических структурах // Электротехнические и информационные системы и комплексы. 2011. T. 7, № 3. С. 32-38.

2. Румянцев К. Е., Горбунов А. В. Динамические запоминающие устройства на основе бинарных волоконно-оптических структур // Радиотехника. 2002. № 12. С. 73-80.

3. Кукуяшный А. В., Румянцев К. Е. Обобщенная модель динамического запоминающего устройства на волоконно-оптических структурах с оптическим усилением // Северо-Кавказский регион. Технические науки. 1999. № 3. С. 61-67.

4. Кукуяшный А. В. Особенности формирования ЛЧМ-сигналов с использованием волоконно-оптических структур // Информационное противодействие угрозам терроризма. 2007. № 9. С. 75-88.

5. Иванов А. Б. Волоконная оптика: компоненты, системы передачи, измерения. М.: Изд-во "Syrus Systems", 1999. 673 с.

6. Зачиняев Ю. В. Перспективы применения волоконной оптики для формирования ЛЧМ-радиосигна-лов // Электронная техника и технологии: сб. мат-лов 15-го юбилея Междунар. молодежи. форума "Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке", 18-20 апр. 2011 г. / ХНУРЭ, иннов.-маркет. отд. Харьков, 2011. Т. 3. С. 212-215.

7. Скляров О. К. Современные волоконно-оптические системы передачи, аппаратура и элементы. М.: СОЛОН-Р, 2001. 240 с.

8. Резак Е. В., Прокопович М. Р. Учет погрешности измерения длины оптического волокна // Вестн. ТОГУ. 2008. № 4. С. 167-171.

Y. V. Zachinyaev, К. Е. Rumyancev

Institute of technology of the Southern federal university in Taganrog

Assessment of the influence of physical factors on the operational features of the linear frequency shift keying signal generator based on the fiber optic structures

The aspects of fiber optic-based linear frequency-shift keying signal generator operation are examined. The influence of fiber optic dispersion, scattering and non-linear effects on the operation of generator had been analyzed. The realizability of the fiber optic-based linear frequency shift keying signal generator in terms of physical limits of fiber optic had been substantiated.

Linear frequency modulation, binary fiber optic structures, fiber optic

Статья поступила в редакцию 28 января 2012 г.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.