CC BY
70
Влияние эффекта выжигания спектральных дыр усиления в эрбиевом усилителе на перекос спектра DWDM сигнала
Экспериментально измерены зависимости ослабления перекоса спектра DWDM сигнала, усиленного в эрбиевом усилителе, от величины перекоса, расстояния между каналами и от количества каналов. Показано, что перекос спектра выходного сигнала может быть Ключевые слово: эрбиевый уылю-ель, ослаблен на 25% относительно перекоса спектра входного сигнала. Эффект ослабления
DWDM ситм, пєрєкос ые^а. перекоса спектра уменьшается при увеличении количества DWDM каналов.
Гаврилин ДА.,
студент МГУ
Слепцов МА,
к.т.н, преподаватель МГУПИ, руководитель отдела ООО Т8
Кузнецов Д.М.,
аспирант МИРЭА, инженер ООО Т8
Бельский СА,
студент МГУПИ
Сачалин ЕА,
аспирант МГУПИ, инженер ООО Т8
Введение
В многоканальных системах связи со спектральным мультиплексированием (DWDM-системах) необходимо обеспечить передачу широкополосного DWDM сигнала с минимально возможным перекосом спектра. Форма спектра усиления эрбиевых усилителей (EDFA) оказывает очень сильное влияние на форму спектра DWDM сигнала в линиях дальней связи. Даже малый в каждом отдельном усилителе перекос спектра усиления накапливается в многопролетных линиях связи и может приводить к большим перекосам спектра выходного сигнала [1-3].
В линейном режиме работы DWDM систем связи перекос спектра можно компенсировать выбором перекоса спектра входного сигнала, противоположного по знаку перекосу, приобретаемому в линии связи. Однако линии дальней связи работают в нелинейном режиме, в котором величина перекоса спектра зависит от многих параметров сигнала и может существенно изменяться при изменении условий работы системы связи. Поэтому, для разработки
T-Comm #5-2012
современных 80 и 40 канальных высокоскоростных систем связи с канальной скоростью передачи информации 40 Гбит/с [4-7] (общая скорость до 3,2 Тбит/с) и тем более 100 Гбит/с (общая скорость до 8 Тбит/с) [8] необходима точная информация о зависимости величины нелинейного перекоса спектра от параметров линии связи.
Цель данной работы — прямое экспериментальное исследование влияния эффекта выжигания спектральных дыр усиления в эрбиевом усилителе (EDFA) на перекос спектра DWDM сигнала.
Измерение перекоса спектра в двухканальной системе
Экспериментальные измерения величины ослабления перекоса производятся после прохождения сигнала через усилитель на разном частотном расстоянии между каналами и с разным количеством спектральных каналов. Все элементы установки управляются с помощью системы "ПУСК".
В двухканальном DWDM сигнале величиной перекоса является разность между мощностями каналов, измеряемыми в дБм:
АР = |рМ) - ад|
Схема экспериментальной установки для измерения перекоса спектра в двухканальной системе пердставлена на рис. 1.
Транспондеры ТР-2,5 формируют и вводят сигналы в линию со скоростью потока 2,5 Гбит/с (5ТМ-16). Имеется возможность перестройки излучаемьх длин волн от 21 до 60 канала (1560,61-1529,55 нм) по сетке частот 1Ти.
Сигналы с транспондеров направляются в мультиплексор ОМ-40-АУ-РМ, который способен объединять до 40 каналов в один поток. Для контроля за оптическим спектром выходного сигнала предусмотрен порт мониторинга, который реализуется с помощью разветвителя, ответвляющего от основного сигнала 1% мощности для подключения оптического анализатора спектра (ОБА). Затем сигнал подается в волоконный эрбиевый усилитель (ЕРРА) с возмож-ностю программного управления режимами усиления. В данном эксперименте использовался режим стабилизации коэффициента усиления, что позволяет поддерживать величину его инверсной населенности постоянной. Это позволяет на выходе усилителя, при отсутствии эффекта выжигания спектральных дыр усиления (БНВ), сохранить неизменной величину перекоса мощности полученной на входе в усилитель.
Аналогично мультиплексору, в усилителе имеется встроенный разветвитель для контроля оптического спектра сигнала.
Измерения проводятся с помощью оптического анализатора спектра Аш%и МБ9710В позволяющего регистрировать излучение в диапазоне от 600 нм до 1750 нм с мощностями от -90 до +10 дБм, а при использовании внешних аттенюаторов вплоть до 20 дБм. Погрешность измерений по длинам волн ±50 пм.
Связь между мощностью, измеренной в дБм и мВт имеет вид:
В ходе эксперимента измеряется зависимость величины перекоса мощности после усилителя АРои( от величины перекоса мощности до усилителя ДР|п для двух каналов и с различными расстояниями между каналами Ду = 200, 600, 1200, 2400, 3400 ГГц. При этом суммарная мощность для двух каналов остаётся постоянной = 130 мВт (22 дБ).
По результатам проведенных измерений получена зависимость величины ослабления перекоса после прохождения через усилитель на разном частотном расстоянии (рис. 2). При уменьшении расстояния между каналами величина ослабления перекоса уменьшается.
Измерение перекоса спектра в многоканальной системе
Рио. 2. Зависимость разности мощностей для каналов в схеме с усилителем от разности мощностей для каналов в схеме без усилителя (2 канал, длины волн каналов XI = 1556,5 нм — X2 = 1529,5 нм, XI = 1556,5 нм — X2 = 1571нм, X1 = 1548,5 нм — Х2 = 1542 нм, X1 = 1548,5 нм—Х2 =1565 нм, X1 =1548,5 нм—Х2 =1560 нм)
Рис. 3 Схема экспериментальной установки для измерения перекоса спектра в многоканальной системе
Экспериментальная установка для измерения перекоса спектра в многоканальной системе во много аналогича установке для измерения перекоса спектра в двухканальной системе. Схема экспериментальной установки перд-ставлена на рис. 3.
В многоканальном DWDM сигнале величина перекоса определяется разностью между мощностями крайних каналов.
В ходе эксперимента измеряется зависимость величины перекоса мощности после усилителя АРои( от величины перекоса мощности до усилителя APin при фиксированном расстоянии между каналами Av = 2400 ГГц для двух каналов при суммарной мощности Р^ = 65 мВт (схема полностью аналогична рис.1) и аналогичная зависимость для четырех каналов при Р£ = 130 мВт (рис. 3).
По результатам измерений в многоканальной системе получена зависимость величины ослабления перекоса после прохождения
Рис. 4. Зависимость разности мощностей для каналов в схеме с усилителем от разности мощностей для каналов в схеме без усилителя (Длины волн 2ск X1 = 1548,5 нм — X2 = 1565 нм; Длины волн 4ск X1 = 1548,5 нм — X2 = 1554,5 нм — X3 = 1560 нм — X! = 1565 нм )
48
T-Comm #5-2012
через усилитель для двух и четырех каналов по аналогии с рис. 2. Результаты этого измерения представлены на рис. 4. При увеличении количества каналов величина ослабления перекоса уменьшается и, следовательно, подтверждаются предположения об ослаблении SHB в условиях полного использования спектральных каналов по сравнению с частичным их использованием. Также при уменьшении суммарной мощности каналов величина ослабления перекоса уменьшается.
Выводы
В результате проведенных экспериментальных исследований установлено, что эффект выжигания спектральных дыр усиления (SHB) приводит к ослаблению перекоса спектра DWDM сигнала, усиленного в эрбиевом усилителе. Показано, что перекос спектра выходного сигнала может быть ослаблен на 25% относительно перекоса спектра входного сигнала. Эффект ослабления перекоса спектра уменьшается при уменьшении спектрального расстояния между DWDM каналами и при увеличении количества DWDM каналов.
Литература
1. A.N. Р lipetskii et d. Spectral hole-burning in long-haul WDM transmission // OFC 2004, Paper FM3, vol. 2, pp. 23-27 (2004).
2. AN. Plipetskii et d. Spectral hole burning simulation and experimental verification in long-haul WDM systems // OFC 2003, Paper ThW2, vol. 2, pp. 577-578 (2003).
3. M. Bolshyansky, "Spectral Hole Burning in Erbium-Doped Fiber Amplifiers," JLT, Vol. 21 (4), pp. 1032-1038 (2003).
4. Наний О.Е, Трещиков В.Н. Российское оборудование DWDM с канальной скоростью 40 G и 100 G // Вестник связи, 2011. — №4. — С.52-58.
5. Гуркин Н.В. и др. Характеристики однопролетной системы DWDM с каналами 40 Гбит/с с DPSK в сетке 50 ГГЦ // Электросвязь. №1 — 2012.
6. Редок АА и др. Математическое моделирование экспериментального прототипа высокоскоростной линии связи на основе дифференциального фазового формата модуляции без возвращения к нулю //Квантовая электроника, 2011. — Т.41, №10. — С.929-933.
7. Наний О.Е. и др. Характеристики многопролетной системы DWDM с каналами 40 Гбит/с с DPSK в сетке 50 ГГц // Электросвязь. №6 — 2012, в печати.
8. Гуркин Н.В. и др. Системы DWDM нового поколения // Вестник связи. №5 — 2012. —С.39-40.
Лаборатория I-SCALARE в МФТИ достигла новых исследовательских успехов
Лаборатория суперкомпьютерных технологий для биомедицины, фармакологии и малоразмерных структур I-SCALARE (Intel super computer applications laboratory for advanced research), созданная в 2010 г. в рамках гранта Правительства России на базе Московского физико-технического института (МФТИ), представила новые успешные результаты! своих научнык исследований, достигнуты« благодаря использованию модернизированного энергоэффективного суперкомпьютера с пиковой производительностью 41,57 TFLOPS (триллионов операций в секунду над числами плавающей запятой), созданного на базе передовой архитектуры "РСК Торнадо" и новык серверных процессоров Intel® Xeon® E5-2600.
Проект реализуется при участии сотрудников МФТИ и корпорации Intel, а группа компаний РСК разработала и установила инновационный вычислительный кластер, используемый для проведения всего спектра исследований в рамках работы лаборатории.
Биоинформатика и моделирование лекарственных препаратов являются одними из самых быстрорастущих областей, где существует острая необходимость использования высокопроизводительных вычислений на суперкомпьютерах. Актуальность исследований, проводимых на базе лаборатории I-SCALARE, состоит в том, что прорывы в сфере новых методов медицинской диагностики, лечения, создания новых лекарств и т.д. возможны только с развитием новых вычислительных моделей и платформ, учитывающих специфику био-ме-дико-фармацевтических задач. Совместная реализация этого проекта сотрудниками МТФИ, специалистами корпорации Intel и группы компаний РСК, несомненно, позволяет вывести исследования в данной области на новый уровень.
Модернизированный кластер лаборатории I-SCALARE состоит из 112 вычислительных узлов на базе двух процессоров нового поколения Intel® Xeon® E5-2690 (всего 224 процессора, 1792 ядра). Использование этих самых высокопроизводительных моделей процессоров нового серверного семейства Intel® Xeon® E5-2600 стало возможным именно благодаря использованию передового жидкостного охлаждения, являющего основой архитектуры "РСК Торнадо". При этом обеспечен большой объем оперативной памяти на один узел - 64 ГБ (в пилотной системе было 36 ГБ на узел), что суммарно составляет 7,1 ТБ ОЗУ.
Influence of a burning out effect of spectral strengthening holes in the erbium amplifier on spectrum disbalance in DWDM signal
Gavrilin DA, student of the Moscow State University; Blind M.A., head of department of JSC T8; Kuznetsov D.M., engineer of JSC T8; Belsky S.A., student MGUPI; Sachalin E.A., engineer of JSC T8
Abstract
Dependence of spectrum disbalance weakening on disbalance magnitude, interval between channels and channels quantity in DWDM signal amplified by EDFA was experimentally measured. Demonstrated that spectrum disbalance of output signal can be weakened by 25% relatively to spectrum disbalance of input signal. Spectrum disbalance weakening decreased through increasing of DWDM channels quantity.
References
1. Pilipetskii A.N. et al. Spectral hole-burning in long-haul WDM transmission // OFC 2004, Paper FM3, vol. 2, pp. 23-27 (2004).
2. Pilipetskii A.N. et al. Spectral hole burning simulation and experimental verification in long-haul WDM systems // OFC 2003, Paper ThW2, vol. 2, pp. 577-578 (2003).
3. M. Bolshtyansky, "Spectral Hole Burning in Erbium-Doped Fiber Amplifiers," JLT, Vol. 21 (4), pp. 1032-1038 (2003).
4. Nany O. E., Treshchikov V. N. The Russian equipment of DWDM with channel speed of 40 G and 100 G // Vestnik Svyazi, 2011. — No. 4. — pp. 52-58.
5. Gurkin N.V, etc. Characteristics of one-flying system DWDM with channels of 40 Gbit / with DPSK in a grid o f 50 GHz // Electrosvyaz. No. 1, 2012.
6. Redyuk AA., etc. Mathematical modeling of an experimental prototype the high-speed communication lines on the basis of a differential phase format of modulation without return to zero // Quantum electronics, 2011. — T.41, No. 10. — pp. 929-933.
7. Nany O.E., etc. Characteristics of multiflying system DWDM with channels of 40 Gbit / with with DPSK in a grid of 50 GHz // Electrosvyaz. No. 6 — 2012, in the press.
8. Gurkin N.V, etc. DWDM systems of new generation // Vestnik Svyazi. No. 5 — 2012. — pp. 39-40.
T-Comm #5-2012 49
