ВЫНУЖДЕННОГО КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ ВОЛОКОННАЯ ЛИНИЯ СВЯЗИ

Полезная модель относится к области волоконной оптики и промышленно применима в системах волоконно-оптической передачи информации.
Из существующего уровня техники известны волоконные линии связи (Бутусов М.М., Верник С.М., Галкин СЛ. "Волоконно-оптические системы передачи", Москва, Радио и связь, 1992), имеющие линейные схемы и не способные передавать информацию на значительные расстояния (>50-100 км) без промежуточных оптических усилителей.
Также из существующего уровня техники известны линейные волоконные линии связи (J. Ania-Castañón, "Quasi-lossless transmission using second-order Raman amplification and fibre Bragg gratings," Opt. Express 12, 4372-4377 (2004)), в которых усиление сигнального излучения производится за счет распределенного вынужденного комбинационного рассеяния, вызванного лазерной генерацией в сверхдлинном резонаторе.
Недостатком данного технического решения является то, что длина линейного резонатора волоконного лазера ограничена величиной 300 км, что связано с заметным влиянием паразитного обратного рэлеевского рассеяния на длинах резонаторов 300 км и больше (S.K. Turitsyn et al. "Random distributed feedback fibre laser", Nature Photonics, 4, 231 (2010)).
Наиболее близким к заявленному техническому решению является РАМАНОВСКАЯ ВОЛОКОННАЯ ЛИНИЯ СВЯЗИ (заявка на изобретение N 2012133551/28, 03.08.2012). Рамановская волоконная линия связи содержит оптически связанные передатчик, приемник, источник излучения накачки, резонатор, содержащий протяженную рамановскую активную среду, обеспечивающую распределенное усиление сигнального излучения с длиной волны равной стоксовой длине волны первого и/или более высокого порядка. Резонатор рамановской волоконной линии связи выполнен в виде кольца и содержит минимум один объединитель излучения, позволяющий ввести сигнальное излучение от передатчика в резонатор и пропускающий излучение на стоксовой длине волны первого и/или более высокого порядка, минимум один объединитель, позволяющий ввести излучение накачки в резонатор и пропускающий излучение, генерируемое в протяженной рамановской активной среде, минимум один ответвитель сигнального излучения, позволяющий отвести сигнальное излучение из резонатора к приемнику, минимум один оптический изолятор, работающий на длине волны сигнального излучения.
Недостатком данного технического решения является использование для передачи данных только половины (полукольца) резонатора, хотя распределенное усиление сигнального излучения производится во всем резонаторе.
Задачей полезной модели является создание волоконной линии связи на основе вынужденного комбинационного рассеяния, обеспечивающей двунаправленную передачу данных на расстояния более 300 км без использования промежуточных усилителей.
1
1
2
2
Поставленная задача решается за счет того, что в вынужденного комбинационного рассеяния волоконной линия связи, содержащей оптически связанные первый передатчик световых импульсов сигнального излучения с длиной волны λ и первый приемник световых импульсов сигнального излучения с длиной волны λ, кольцевой резонатор, вытянутый в направлении распространения сигнального излучения и состоящий из стандартного телекоммуникационного волокна, минимум один модуль спектрального сведения, позволяющий ввести излучение накачки в резонатор и пропускающий сигнальное излучение, первый объединитель излучения, позволяющий ввести сигнальное излучение от первого передатчика в резонатор и пропускающий излучение на стоксовой длине волны первого порядка, первый ответвитель сигнального излучения, позволяющий отвести сигнальное излучение из резонатора к первому приемнику, минимум один оптический изолятор, пропускающий излучение накачки и сигнальное излучение и расположенный по пути следования сигнального излучения от первого передатчика к первому приемнику, первый передатчик и первый приемник расположены на противоположных концах вытянутого полукольца резонатора, содержатся также во втором вытянутом полукольце резонатора оптически связанные второй передатчик световых импульсов сигнального излучения с длиной волны λ и второй приемник световых импульсов сигнального излучения с длиной волны λ, второй передатчик расположен в максимальной близости от первого приемника, а второй приемник расположен в максимальной близости от первого передатчика, между вторым передатчиком и вторым приемником расположен минимум один оптический изолятор, пропускающий излучение накачки и сигнальное излучение.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является возможность двунаправленной передачи данных на относительно большие расстояния без использования промежуточных усилителей.
Сущность полезной модели поясняется фиг. 1, на которой схематически изображена волоконная линия связи вынужденного комбинационного рассеяния.
1
1
2
2
Волоконная линия связи состоит из первого передатчика 1, вытянутого в направлении распространения сигнального излучения кольцевого резонатора, содержащего объединитель 2 для ввода в резонатор сигнального излучения с длиной волны λ от первого передатчика 1, источник излучения накачки 3, волоконный модуль спектрального сведения 4 для ввода в резонатор излучения накачки 3, оптический изолятор 5, ответвитель 6 для вывода из резонатора сигнального излучения с длиной волны λ к первому приемнику 7, второй передатчик 8, объединитель 9 для ввода в резонатор сигнального излучения с длиной волны λ от второго передатчика 8, оптический изолятор 10, ответвитель 11 для вывода из резонатора сигнального излучения с длиной волны λ ко второму приемнику 12.
1
1
2
2
Волоконная линия связи состоит из вытянутого в направлении распространения сигнального излучения кольцевого резонатора, содержащего объединитель 2 для ввода в резонатор сигнального излучения с длиной волны λ от первого передатчика 1, волоконный модуль спектрального сведения 4 для ввода в резонатор излучения накачки 3, оптический изолятор 5, ответвитель 6 для вывода из резонатора сигнального излучения с длиной волны λ, объединитель 9 для ввода в резонатор сигнального излучения с длиной волны λ от второго передатчика 8, оптический изолятор 10, ответвитель 11 для вывода из резонатора сигнального излучения с длиной волны λ.
Стрелками показаны направления распространения последовательностей световых импульсов от первого передатчика 1 к первому приемнику 7 и от второго передатчика 8 ко второму приемнику 12.
Устройство работает следующим образом.
1
2
Излучение накачки от источника 3 через модуль спектрального сведения 4 попадает в кольцевой резонатор, состоящий из стандартного телекоммуникационного волокна, обладающего свойствами усиления за счет вынужденного комбинационного рассеяния в нем излучения накачки. При мощности излучения накачки, превышающем порог генерации первой стоксовой компоненты, в кольцевом резонаторе возникает однонаправленная (за счет использования оптических изоляторов 5 и 10) лазерная генерация на длине волны, соответствующей первой стоксовой компоненте вынужденного комбинационного рассеяния в стандартном телекоммуникационном волокне резонатора. Лазерное излучение в кольцевом резонаторе создает однородное распределенное по всей длине резонатора усиление (теперь уже за счет вынужденного комбинационного рассеяния излучения первой стоксовой компоненты) в области длин волн второй стоксовой компоненты. Это усиление используется для компенсации оптических потерь при распространении импульсов с длинами волн λ и λ в разных "половинках" кольцевого резонатора. Использование сигнального излучения с разными длинами волн в разных полукольцах резонатора позволяет полностью устранить проблему взаимопроникновения информационных потоков из одного полукольца резонатора в другое.
Применение оптических изоляторов в обеих частях кольцевого резонатора позволяет подавить паразитное обратное рэлеевское рассеяние в каждом полукольце резонатора, предотвратить возможную самогенерацию излучения на второй стоксовой компоненте за счет паразитного обратного рэлеевского рассеяния при длинах полуколец резонатора 270-300 км и увеличить длину каждого полукольца резонатора до величины, превышающей 300 км. Передатчики световых импульсов 1, 8 и приемники световых импульсов 7, 12 позволяют через объединители 2, 9 и ответвители 6, 11 передавать через вынужденного комбинационного рассеяния волоконную линию связи информацию, закодированную в параметрах передаваемых импульсов оптического излучения.