ПЕРЕДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЙ СОЛИТОННОЙ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ СИНХРОННЫХ ЦИФРОВЫХ КАНАЛОВ Российский патент 2017 года по МПК H04J14/08 

Изобретение представляет собой устройство и относится к области систем передачи информации, может быть использовано в оборудовании городских, региональных, корпоративных и магистральных телекоммуникационных сетей, использующих способ временного мультиплексирования (TDM) группы синхронных цифровых каналов с одинаковой тактовой частотой.

Принципиальным условием реализации таких систем является требование передачи всех канальных символов мультиплексируемых сообщений в течение одного тактового интервала, т.е. использования ультракоротких оптических импульсов, обеспечивающих требуемый коэффициент мультиплексирования. Полупроводниковые лазеры в режиме синхронизации мод (mode-locked), способны генерировать последовательности импульсов вплоть до субпикосекундной и фемтосекундной длительности [1]. Используя такие излучатели, можно сформировать в передающем устройстве линейный сигнал TDM, однако спектр активных посылок (импульсов) при этом настолько широк, что передача на расстояния, характерные для волоконных систем, нереализуема хотя бы из-за дисперсии используемых волоконных световодов.

Оптимальным решением этой проблемы является генерация и использование солитонного режима распространения оптических импульсов по оптоволоконной линии. В основе этого режима лежит нелинейное изменение показателя преломления среды в электрическом поле световой волны, называемое эффектом Керра. Следствием является фазовая самомодуляция (ФСМ), выражающаяся в изменении фазы волны, зависящем от интенсивности оптического излучения. В результате этого частоты переднего края импульса будут сдвинуты в низкочастотную часть спектра, а частоты заднего края - в высокочастотную. Если такой импульс распространяется в среде с отрицательной дисперсией групповой скорости, а световоды с таким свойством легко реализуются, то задняя часть импульса будет догонять переднюю, импульс будет сжиматься. При определенной мощности импульса (мощность фундаментального солитона) совместный эффект нелинейности и отрицательной дисперсии точно уравновешивает уширение импульса из-за дисперсии групповой скорости, и в результате солитонный ультраузкий пакет будет распространяться без изменения своей формы теоретически на весьма большие расстояния (порядка тысяч км), если затухание света в световоде отсутствует или может быть скомпенсировано усилителями-ретрансляторами. В отношении источников самих солитонных импульсов необходимо отметить, что доступна обширная библиография с данными об исследованиях и промышленных образцах излучателей мощных ультракоротких импульсов. Но с позиций построения телекоммуникационной аппаратуры с TDM особенно перспективно применение компактных генераторов диссипативных солитонов длительностью сотен фемтосекунд, формируемых в оптических микрорезонаторах с высокой нелинейностью. [2].

Известны волоконно-оптические системы, позволяющие за счет использования ультракоротких солитонных импульсов повысить скорости и объемы передаваемой информации. В передающих устройствах таких систем при формировании линейного сигнала применяется либо временное мультиплексирование (TDM) либо смешанное (WDM+TDM).

Известна экспериментальная волоконно-оптическая линия с временным мультиплексированием (TDM), использующая солитонные импульсы [3]. В этой линии применялось временное мультиплексирование 10-гигабитных каналов, передаваемых посредством солитонов на длине волны ~1550 нм.

Недостатком предложенной системы связи является использования для передачи одной длины волны, что значительно ухудшает помехоустойчивость системы, из-за солитон - солитонного взаимодействия при большом числе мультиплексируемых каналов, а следовательно, не позволяет работать системе на дальние расстояния.

Известна солитонная система [4], в которой 4-хканальная передача сигналов ОС-192 осуществлялась способом смешанного мультиплексирования, причем использовалась (компании Pirelli и MCI) существующая волоконно-оптическая линия связи (ВОЛС) (Чикаго-Сент-Луис) на оборудовании SONET с общей протяженностью 450 км. Генераторы солитонных импульсов, устанавливались после существующих коммерческих передатчиков ОС-192, конвертеров RZ/NRZ, установленных перед коммерческими приемниками ОС-192 и вставок волокна, компенсирующего дисперсию (DCF) на оконечных и 5 транзитных узловых станциях

Недостатками этой, хотя и успешно прошедшей испытания, системы являются:

- необходимость отдельного генератора солитонных импульсов для каждого канала 10 Гбит/с, что увеличивает сложность и энергоемкость системы;

- с увеличением числа мультиплексируемых каналов характеристики системы приближаются свойствам DWDM-тракта, возрастают взаимные помехи и деградация линейных сигналов.

Известна солитонная система [5] также применяющая принцип смешанного мультиплексирования, в которой используется набор волоконно-оптических перестраиваемых линий задержек для формирования из параллельных потоков информации одного агрегатного последовательного потока, причем данные и сигнал синхронизации передаются на разных длинах волн оптического излучения. Недостатками такого способа передачи являются:

- ограниченные возможности наращивания емкости системы и дальности безрегенерационной передачи, обусловленные пределами укорочения импульсов оптоэлектронных модулей, подверженностью линейного TDM-сигнала нелинейным искажениям, поляризационной модовой дисперсии на трассе;

- передача всех информационных сигналов на одной длине волны;

- неоптимальный конструкторско-технологический подход к реализации предложенной системы, ориентированный не на перспективные модульно-интегральные компоновки блоков, а на объемные волоконные, включая механические узлы подстройки оптических линий задержки.

В качестве прототипа предлагаемого изобретения выбран наиболее близкий аналог - блок передающего устройства, заявленный в системе [6], который включает входной блок, в состав которого входят N фотоприемных устройств, формирующих канальные электрические сигналы управления интегрально-оптическими модуляторами-ключами солитонов, и выделитель тактовой частоты входных цифровых каналов, вход которого соединен с выходом одного из N фотоприемных устройств, а выход соединен с входом блока сигналов синхронизации системы, причем сигналы управления интегрально-оптическими модуляторами-ключами распределяются группами по М канальных потоков символов, где М - число несущих длин волн генерируемых оптических солитонов, в состав блока оптических излучателей входят N/M блоков формирователей групп сигналов, в состав каждого из которых входят генераторы солитонных импульсов, входы которых соединены с блоком сигналов синхронизации системы, причем генераторы солитонных импульсов генерируют группы по М разноцветных солитонов (λ₁…λ_M), одновременно излучаемых с тактовой частотой абонентских систем, при этом выход каждого генератора солитонных импульсов соединен с входом своего интегрально-оптического модулятора-ключа, выход каждого из которых соединен с входом соответствующей интегрально-оптической линии задержки, так что в совокупности создается относительный временной сдвиг солитонных импульсов Δτ=T₀/N, где Т₀ - тактовый период входных абонентских сигналов, далее выходы интегрально-оптических линий задержки соединены с М входами интегрально-оптического спектрального мультиплексора группы каналов, причем выход каждого интегрально-оптического спектрального мультиплексора группы каналов соединен с входом соответственной интегрально-оптической линии задержки блока оптических линий задержки, которые создают относительный временной сдвиг между группами каналов, выходы интегрально-оптических линий задержки соединены с N/M входами группового интегрально-оптического сумматора с матрицей передачи N/M×1, формирующего групповой N-канальный тактовый TDM-сигнал посредством объединения входных сигналов, причем выход группового интегрально-оптического сумматора с матрицей передачи N/M×1 соединен со входом интегрально-оптической линии задержки сдвига Δτ/2, выход которой соединен с вторым входом линейного интегрально-оптического сумматора с матрицей передачи 2×1, первый вход которого соединен с выходом генератора синхронизирующих солитонных импульсов, излучающего солитон синхронизации тактового TDM-сигнала с длиной волны λ_с, причем вход генератора синхронизирующих солитонных импульсов соединен с выходом блока сигнала синхронизации системы, при этом выход линейного интегрально-оптического сумматора с матрицей передачи 2×1 соединен с входом блока ввода линейного сигнала в волоконно-оптическую линию, содержащего последовательно соединенные оптический изолятор и вход оптического бустер-усилителя, выход которого соединен со входом волоконно-оптического тракта.

К недостаткам прототипа следует отнести:

- необходимость использования в передатчике большого числа (равного числу мультиплексируемых каналов) генераторов солитонных импульсов, что ведет к повышенной энергоемкости и стоимости передающего устройства;

- применение схемы формирования группового TDM-сигнала в виде нескольких отдельных последовательно стыкуемых интегрально-оптических элементов, что усложняет технологические требования к элементам и условия конструкторской реализации, а также повышает требования к условиям эксплуатации, при которых обеспечивается необходимая стабильность структуры мультиплексированного сигнала;

- использование для синхронизации всех устройств системы с TDM выделителя тактовой частоты лишь одного из входных каналов. Строгая покадровая синхронность многих абонентских каналов должна обеспечиваться общим для всех каналов хронированием во входном блоке. Кроме того, отсутствует устройство, обеспечивающее оптимальные уровни электрических сигналов, управляющих работой ключей - модуляторов оптических солитонов.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание передающего устройства для оборудования солитонной системы со смешанным мультиплексированием, отличающееся от аналога-прототипа устранением указанных недостатков последнего, в частности:

- уменьшением (в несколько раз) требуемого числа генераторов периодической последовательности ультракоротких солитонных оптических импульсов, что влечет за собой уменьшение энергоемкости и стоимости;

- объединением всех устройств, участвующих в поканальном образовании трактов информационных символов и их временной расстановке на интервале тактового отрезка времени, в единый интегрально-оптический блок формирования тактового (N-канального) линейного оптического сигнала, причем этот блок может изготавливаться в едином технологическом цикле, без промежуточных стыковок;

- использованием во входном блоке фреймера (общего формирователя кадра) для жесткой синхронизации генератора сигналов синхронизации системы, формирования электрических напряжений управления ключами-модуляторами солитонных импульсов в соответствии с сигналами, получаемыми от выходных портов фотоприемников абонентских сигналов во входном блоке.

Технический результат состоит в уменьшение энергоемкости, повышении стабильности элементов тракта, участвующих в формировании тактового кадра, повышении помехоустойчивости.

Технический результат, обеспечиваемый приведенной в формуле совокупностью признаков и направленный на устранение указанных выше недостатков аналога-прототипа, достигается тем, что предложенное передающее устройство волоконно-оптической солитонной системы передачи синхронных цифровых каналов состоит из входного блока (ВБ), блока оптических излучателей (БОИ), блока формирования тактового линейного сигнала (БФТС) и блока ввода линейного сигнала в волоконно-оптическую линию (БВЛС),

при этом входной блок состоит из N фотоприемных устройств, входы которых соединены с N портами абонентских сигналов, а выходы соединены с N канальными входами фреймера, (N+1)-й вход фреймера соединен с внешним источником тактовой частоты F_T входных синхронных цифровых каналов, N канальные выходы фреймера соединены с управляющими электродами модуляторов-ключей, входящих в состав блока формирования тактового линейного сигнала, (N+1)-й выход фреймера соединен с входом генератора сигналов синхронизации системы, при этом в состав БОИ входят М генераторов мощных солитонных импульсов, входы которых соединены через линию задержки Δτ/2 с генератором сигналов синхронизации системы, причем генераторы солитонных импульсов генерируют М разноцветных солитонов, каждый на одной из длин волн λ₁…λ_М, соответствующих сетке ITU-T G.694.1, одновременно излучаемых с тактовой частотой от генератора сигналов синхронизации системы, причем выход каждого генератора мощных солитонных импульсов соединен с входом своего интегрально-оптического разветвителя с матрицей 1×N/M из блока БФТС, а требования к выходной мощности генераторов солитонных импульсов и коэффициенту разветвления мощности N/M должны обеспечивать выполнение условий сохранения в каждом канале уровня мощности, достаточного для сохранения солитонного режима после всех диссипативных потерь в тракте БФТС, вплоть до входа выходного бустер-усилителя передающего устройства, при этом в блоке БФТС выход каждого разветвителя соединен с одним входом из соответствующей ему группы интегрально-оптических ключей-модуляторов, выход каждого из которых соединен с входом интегрально-оптической линии задержки определенной величины, в соответствии с соотношениями:

где i = порядковый номер излучателя солитонов группового сигнала,

i=1, … М,

j = порядковый номер канала в составе группы от каждого разветвителя,

j=1, … N/M,

М - число генераторов синхронных солитонных импульсов;

N - число входных мультиплексируемых каналов;

k = число уже включенных в состав формируемого кадра последовательностей λ₁, … λ_М, k=0, … (N/М)-1,

так что первый канал в составе тактового кадра (с длиной волны λ₁) передается на вход интегрально-оптического сумматора с нулевой задержкой, а все другие каналы передаются на входы своих сумматоров с задержкой на Δτ относительно предыдущего, выходы сумматоров соединены с входным портом для соответствующей длины волны интегрально-оптического спектрального мультиплексора, в котором формируется групповой N-канальный тактовый TDM-сигнал посредством объединения М групп каналов, входной порт мультиплексора для длины волны соединен с выходом генератора синхронизирующих солитонных импульсов на волне λ_с, вход которого соединен с выходом генератора сигнала синхронизации системы, при этом импульс, запускающий генерацию мощных солитонов с λ₁…λ_M имеет задержку Δτ/2 относительно импульса, запускающего генератор солитонов с λ_с, выход интегрально-оптического мультиплексора соединен с входом оптического вентиля блока БВЛС, выход которого соединен с выходным бустер-усилителем, выход которого соединен с входом волоконно-оптического тракта.

Необходимо отметить, что число N в данной схеме оптического передающего устройства не может быть взято произвольным; оно получается равным произведению числа оптических солитонных излучателей на коэффициент разветвления разветвителей, который определяется из вышеуказанных условий сохранения во всех каналах солитонного режима. Следовательно, при известной мощности выходных солитонных импульсов необходимо выбирать в составе передатчика соответствующее число М излучателей, с минимальной избыточностью числа мультиплексируемых при этом каналов.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлена структурная схема передающего устройства.

На фиг. 2 представлена диаграмма сформированного линейного TDM-сигнала.

На фиг. 3 представлена детальная схема передающего устройства, конкретизированная для примера формирования 20-канального линейного сигнала.

Передающее устройство волоконно-оптической солитонной системы передачи синхронных цифровых каналов включает:

входной блок 1 для подключения и преобразования сигналов N синхронных абонентских цифровых каналов, состоящий из N фотоприемных устройств 2, выходы которых соединены с N канальными входами фреймера 3, (N+1)-й вход фреймера соединен с внешним источником тактовой частоты F_T входных синхронных цифровых каналов, N канальные выходы фреймера 3 соединены с управляющими электродами модуляторов-ключей 10, входящих в состав блока формирования тактового линейного сигнала 8, (N+1)-й выход фреймера соединен с входом генератора сигналов синхронизации системы 4;

блок оптических излучателей 5, состоящий из генераторов мощных солитонных импульсов 6 и генератора синхронизирующих солитонных импульсов 7, вход которого соединен с первым выходом генератора сигналов синхронизации системы 4, а со вторым выходом генератора сигналов синхронизации системы 4 через линию задержки Δτ/2 соединены входы М излучателей мощных солитонных импульсов 6, одновременно излучающих по одному из М разноцветных солитонов с длинами волн λ₁…λ_M, причем все длины волн различны и нет повторяющихся,

блок формирователя тактового линейного сигнала 8, состоящий из интегрально-оптических разветвителей N/M 9, вход каждого из которых соединен с выходом соответствующего ему генератора мощных солитонных импульсов 6, а выходы каждого из разветвителей N/M 9 соединены с входами соответствующей ему группы интегрально-оптических ключей-модуляторов 10, выход каждого из которых соединен со входом интегрально-оптической линии задержки 11, причем величины задержек определяются соотношениями:

где i - порядковый номер излучателя солитонов группового сигнала,

i=1, … М;

j - порядковый номер канала в составе группы от каждого разветвителя,

j=1…N/H;

М - число генераторов синхронных солитонных импульсов;

N - число входных мультиплексируемых каналов;

k - число уже включенных в состав формируемого кадра последовательностей λ₁, … Х_М, k=0, … (N/М)-1;

Δτ=Т₀/N = межканальный интервал в линейном TDM-сигнале, а выходы линий интегрально-оптических линий задержки 11 соединены с входами интегрально-оптических сумматоров 12 своих групп выходных сигналов линий задержки, а выходы сумматоров 12 соединены с входными портами для соответствующих длин волн интегрально-оптического спектрального мультиплексора (λ₁, … λм, λ_с) × 1 13, в котором формируется групповой N-канальный тактовый TDM-сигнал посредством объединения М групп каналов, так что каналы от всех разноцветных излучателей солитонов вставляются в групповой сигнал поочередно, с задержкой на Δτ относительно предыдущего, а входной порт мультиплексора 13 для длины волны λ_с соединен с выходом генератора 7 синхронизирующих солитонных импульсов на волне λ_с, выход интегрально-оптического спектрального мультиплексора 13 соединен со входом блока ввода линейного сигнала 14 в волоконно-оптическую линию, состоящего из оптического вентиля 15 и выходного бустера-усилителя 16.

Передающее устройство волоконно-оптической солитонной системы передачи синхронных цифровых каналов, структурная схема которого показана на Фиг. 1, работает следующим образом.

Оборудование входного блока 1 принимает N абонентских синхронных цифровых каналов, одновременно подводимых к N входным портам фотоприемных устройств 2, входящих в состав ВБ. Электрические выходные порты фотоприемников соединены с N канальными входами фреймера 3, назначение которого состоит в формировании на каждом тактовом интервале кадра, в виде электрических сигналов с фронтами и уровнями, соответствующими принятым символам и оптимальными для управления ключами-модуляторами 10, а также команды сброса сформированной комбинации по окончании такта. Кроме того, фреймер 3 вырабатывает сигнал запуска генератора сигналов синхронизации системы 4, причем работа самого фреймера управляется внешним сигналом тактовой частоты F_T. В момент получения пускового импульса от генератора 4 генераторы мощных солитонов 6 и генератор синхронизирующих солитонных импульсов 7 генерируют одиночные оптические ультраузкие импульсы с соответствующими длинами волн. Генератор 7 с длиной волны λ_с генерирует свой солитон раньше остальных на Δτ/2, этот импульс открывает начало тактового кадра при работе всей системы передачи информации. Необходимо отметить, что здесь и в дальнейшем предполагается, что выполнены условия эквидистантности оптических путей, соединяющих отдельные элементы всех блоков системы, т.е. соединительные линии (на схемах) сами по себе не вносят никаких временных сдвигов.

Излучатели 6 мощных солитонов с λ₁, … λ_M могут быть выполнены, например, в виде компактных генераторов солитонов на основе микрорезонаторов [2], при этом энергия выходных фемтосекундных импульсов должна быть достаточной для обеспечения солитонного режима активных символов на входе бустер-усилителя 16 блока БВЛС 14, т.е. с учетом потерь в элементах интегрально-оптического тракта блока 8 БФТС. Излучатели 6 синхронно выдают импульсы на входные порты разветвителей 9, которые разделяют импульс на N/М одинаковых по мощности долей, каждая из которых подается на вход одного из интегрально-оптических ключей-модуляторов 10, выполненных по хорошо известной схеме Маха-Цандера и работающих в режиме либо пропускания импульса от разветвителя 9 (активная посылка, "1") либо запирания (пауза, "0"). Выходные каналы ключей-модуляторов 10 соединены с входами интегрально-оптических линий задержки 11, время задержки символов в которых определяются в соответствии с формулой (1) и именно этими линиями формируются относительные временные сдвиги на Δτ канальных символов (импульсов или пауз), которые и обеспечивают их расстановку с циклическим чередованием длин волн солитонов на интервале тактового периода Т₀ (см. структуру тактового кадра на Фиг. 2). С выходных каналов линий задержки 11 канальные символы подаются на входы N/М волноводных сумматоров 12, выполненных по схеме пассивного объединения каналов, а с выхода каждого сумматора сигнал подается на входной порт (для своей волны) интегрально-оптического мультиплексора 13 выполненного по схеме AWG (Arrayed Waveguide Grating), на выходе которого получается линейный сигнал, объединяющий солитон синхронизации λ_c с групповым сигналом N канальных символов, образующих тактовый TDM-сигнал, который поступает на вход блока 14 БВЛС и, после необходимого усиления солитонных символов, передается в линейный тракт системы.

Покажем работу предлагаемого передающего устройства на конкретном примере, представленном на Фиг. 3. Пусть необходимо спроектировать передающее устройство для системы солитонной передачи в С-диапазоне 20 синхронных абонентских каналов со скоростью В₀=11,2 Гбит/с (STM-64 + FEC) каждый. Для скорости 11,2 Гбит/с длительность тактового интервала Т₀=1/В₀=89,28 пс. На этом интервале в составе линейного тактового сигнала должны размещаться 20 каналов TDM-кадра и сигнал синхронизации, запускающий начало очередного такта. В соответствии с принципом работы предлагаемого устройства, число передаваемых абонентских каналов должно определяться произведением числа «разноцветных» генераторов солитонных импульсов М на коэффициент деления разветвителей 12 для каждой длины волны, λ₁, … λ_M. В нашем случае, при N=20, целесообразно выбрать либо М=5, а коэффициент деления 1:4, либо М=4, а коэффициент деления 1:5 Технологически удобно выполнять интегрально-оптические разветвители с коэффициентами 1:2ⁿ, или в нашем случае 1:2²=1:4. Таким образом, число генераторов солитонных импульсов для формирования группового сигнала примем равным М=5.

Центральные длины волн λ₁, … λ₅ зададим соответствующими сетке стандарта ITU-T G.694.1, причем в интервале рабочего диапазона хорошо разработанных и широко применяемых оптических усилителей на основе эрбия (EDFA), т.е. примерно λ≈1530…1560 нм.

В нашем примере центральными длинами волн для генераторов солитонных импульсов выберем:

λ₁=1545, 32 нм (194,0 ТГц);

λ₂=1546,92 нм (193,8 ТГц);

λ₃=1548,52 нм (193,6 ТГц);

λ₄=1550,12 нм (193,4 ТГц);

λ₅=1551.72 нм (193,2 ТГц);

λ_C=1553,33 нм (193,0 ТГц).

Центральные длины волн разнесены на 200 ГГц, благодаря чему, вместе с чередованием рабочих длин волн символов в составе линейного сигнала, практически исключаются возможности солитон-солитонного взаимодействия импульсов линейного сигнала;

Кроме того, можно в диапазоне применения EDFA работать с такой же системой на встречном направлении, со сдвигом всех волн встречного потока импульсов на 100 ГГц относительно импульсов данной системы.

Генераторы солитонов 6 запускаются импульсами, вырабатываемыми генератором сигналов синхронизации системы 4 и излучают синхронно непрерывные последовательности мощных ультракоротких импульсов с частотой F_T=1/Т₀, причем длительность импульсов τ_сол должна удовлетворять условию: τ_сол<<Δτ=Т₀/20=4,46 пс, Δτ - межсимвольный интервал на тактовом промежутке. Например, τ_сол может быть ≈ 400 фемтосекунд или короче.

С выходов разветвителей 9 канальные символы подаются на входы канальных ключей-модуляторов 10, на управляющие электроды которых в продолжение тактового интервала приложены двоичные сигналы каждого из 20 каналов. Эти сигналы (подача, сброс и величина) формируются фреймером 3 в соответствии с электрическими сигналами с выходных портов фотоприемников 2 входного блока 1 ВБ. Ключи-модуляторы 10 входят в состав интегральной схемы блока 8 БФТС, они выполняются по схеме Маха-Цандера, причем управляющие электроды каждого ключа электрически соединены с одним из канальных выходных портов фреймера 3. Ключи-модуляторы в течение тактового интервала открыты для прохождения солитонного импульса при управляющем сигнале на электродах «1» и закрыты при сигнале «0».

Выходные каналы ключей 10 соединены с массивом волноводных линий задержки 11, которые, собственно, и создают в предлагаемом передающем устройстве расстановку канальных символов (импульсов или пауз) во времени, обеспечивающую формирование группового тактового сигнала. Величины этих задержек, определяемые по правилу ф-лы (1), будут для данного конкретного примера иметь числовые значения, указанные в следующей таблице:

Структура кадрового такта 20-каналыюго линейного сигнала, сформированного в соответствии с предлагаемыми в изобретении правилами, приведена на Фиг. 2.

Таким образом, настоящее изобретение полностью реализует поставленную задачу, технологически выполнимо и промышленно применимо.

ССЫЛКИ

1. П.Г. Крюков «Лазеры ультракоротких импульсов» // Квантовая Электроника, 31, №2, 2001, с. 95-119.

2. Т. Herr, V. Brasch, J.D. Jost, С.Y. Wang, N.M. Kondratiev, M.L. Gorodet-sky & T.J. Kippenberg .

Nature Photonics 8, 145-152 (2014) doi:10.1038/nphoton.2013.343.

3.. Straight Line 10 Gb/s Soliton Transmission over 1000 km of Standard Fibre with In-Line Chirped Fibre Grating for Partial Dispersion Compensation Straight Line 10 Gb/s Soliton Transmission over 1000 km of Standard Fibre with In-Line Chirped Fibre Grating for Partial Dispersion Compensation (Optoelectronics Research Centre University of Southampton.

4. Harbour, Stephen "Soliton Research May Improve Optical Fiber Transmission" // EvroPhotonics, Oct/Nov 1998, p. 38-39.

5. Патент №2384955, кл. МПК H04J 14/08, H04B 10/12 В.H. Цуканов, М.Я. Яковлев «Оптическая система передачи информации».

6. Патент №2574338, кл. МПК H04J 14/08, Н04В 10/12 И.А. Лукин, В.Н. Удовиченко «Волоконно-оптическая солитонная система передачи синхронных цифровых каналов».

Изобретение относится к технике оптической связи и может найти применение при разработке оборудования высокоскоростных солитонных систем передачи. Технический результат состоит в уменьшении энергоемкости, повышении стабильности элементов тракта, участвующих в формировании тактового кадра, повышении помехоустойчивости. Для этого применяют фреймер (общий формирователь кадра) для жесткой синхронизации генератора сигналов синхронизации системы и формирования электрических напряжений управления ключами-модуляторами солитонных импульсов, а также используют мощные разноцветные солитонные импульсы в сочетании с разветвителями этих импульсов и используют массив интегрально-оптических линий задержки для формирования группового TDM-сигнала каждого кадра линейного сигнала. 3 ил., 1 табл.

Передающее устройство волоконно-оптической солитонной системы передачи синхронных цифровых каналов, включающее входной блок для подключения и преобразования сигналов N синхронных абонентских цифровых каналов, N фотоприемных устройств, блок оптических излучателей, интегрально-оптические модуляторы-ключи, генераторы солитонных импульсов, оптические линии задержки, блок ввода линейного сигнала в волоконно-оптическую линию, состоящего из оптического вентиля и выходного бустера-усилителя,

отличающееся тем, что выходы N фотоприемных устройств, входящих в состав входного блока, соединены с N канальными входами фреймера, (N+1)-й вход фреймера соединен с внешним источником тактовой частоты F_T входных синхронных цифровых каналов, N канальные выходы фреймера соединены с управляющими электродами модуляторов-ключей, входящих в состав блока формирования тактового линейного сигнала, (N+1)-й выход фреймера соединен с входом генератора сигналов синхронизации системы, в состав блока оптических излучателей входят генераторы мощных солитонных импульсов и генератор синхронизирующих солитонных импульсов, вход которого соединен с первым выходом генератора сигналов синхронизации системы, а со вторым выходом генератора сигналов синхронизации системы через линию задержки Δτ/2 соединены входы М излучателей мощных солитонных импульсов, одновременно излучающих по одному из М разноцветных солитонов с длинами волн λ₁…λ_M, причем все длины волн различны и нет повторяющихся, выход каждого излучателя соединен со входом своего интегрально-оптического разветвителя энергии солитона на N/М равных по мощности каналов, а выходы каждого разветвителя соединены со входами соответствующей ему группы интегрально-оптических ключей-модуляторов, выход каждого из которых соединен со входом интегрально-оптической линии задержки, причем величины задержек определяются соотношениями:

где i - порядковый номер излучателя солитонов группового сигнала,

i=1, … М;

j - порядковый номер канала в составе группы от каждого разветвителя,

j=1, … М;

М - число генераторов синхронных солитонных импульсов;

N - число входных мультиплексируемых каналов;

k - число уже включенных в состав формируемого кадра последовательностей λ1, … λм, k=0, … (N/М)-1,

выходы линий интегрально-оптических линий задержки соединены с входами интегрально-оптических сумматоров своих групп выходных сигналов линий задержки, а выходы сумматоров соединены с входными портами для соответствующих длин волн интегрально-оптического спектрального мультиплексора, в котором формируется групповой N-канальный тактовый TDM-сигнал посредством объединения М групп каналов, так что каналы от всех разноцветных излучателей солитонов вставляются в групповой сигнал поочередно, входной порт мультиплексора для длины волны λ_с соединен с выходом генератора синхронизирующих солитонных импульсов на волне λ_с, выход интегрально-оптического спектрального мультиплексора соединен со входом блока ввода линейного сигнала в волоконно-оптическую линию.