Исследования спектра рассеяния Мандельштама - Бриллюэна в оптическом волокне, легированном эрбием

RESEARCHES OF THE MANDELSTAM - BRILLOUIN BACKSCATTER SPECTRUM IN THE ERBIUM-DOPED OPTICAL FIBER

The work was performed with the financial support of the Ministry of Education and Science of the Russian Federation within the scope of the base part of a State Assignment within the sphere of scientific activity (Project No. 8.9334.2017).

Igor V. Bogachkov,

Omsk State Technical University (OmSTU), Omsk, Russia, bogachkov@mail.ru

Keywords: erbium-doped optical fiber, Mandelstam -Brillouin scatter, early diagnostics, Brillouin reflectometry, strain.

Obtaining timely and reliable information on the physical state of optical fibers (OF) is an impor-tant problem of early diagnostics of fiber optical communication line (FOCL).

Early detection of "problem" OF sections (sections with high strain, with changed temperature, etc.) allows to take the necessary measures to eliminate the damage before the OF damaging.

The Brillouin reflectometry method which is used for a solution of this task, is based on the analy-sis of the Brillouin backscatter spectrum (MBS) in the OF. The emergence of the erbium-doped fiber (EDF) allowed to create the erbium-doped fiber amplifi-ers, which are widespread at present. Mindful that the EDF can have significant differences in the characteristics behavior of the MBBS, the investigation of these characteristics at different power lev-els of the input signal and the fiber temperature changes is of particular interest. The results of experimental researches of the MBS in the erbium-doped single-mode optical fiber are presented in this paper. Reflectograms of MBS, graphic dependences of strain and loss based on experimental studies are given. Analysis of the experimental results revealed significant dependences differences of the erbium-doped optical fiber from the same dependences of another types of fibers. A rise of the loss graphs on the level of about 3 dB at the distance corresponding to the middle of EDF section is observed.

A decrease of the received signal level for fibers located after section containing EDF is detected. The temperature characteristics of the strain and Brillouin frequency shift of the EDF are above than the corresponding characteristics of the NZDSF (non zero dispersion-shifted single mode fiber -G.655), but pass below than the same characteristics of the G.657 and G.652 fibers.

Information about authors:

Igor V. Bogachkov, Associate professor (docent) of "Communication means and information security" department of Omsk State Technical University (OmSTU) , Omsk, Russia

Для цитирования:

Богачков И.В. Исследования спектра рассеяния Мандельштама - Бриллюэна в оптическом волокне, легированном эрбием // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2017. Том 11. №6. С. 59-63.

For citation:

Bogachkov I.V. (2017). Researches of the Mandelstam - Brillouin backscatter spectrum in the erbium-doped optical fiber. T-Comm, vol. 11, no.6, рр. 59-63.

7T>

m

ИССЛЕДОВАНИЯ СПЕКТРА РАССЕЯНИЯ МАНДЕЛЬШТАМА -БРИЛЛЮЭНА В ОПТИЧЕСКОМ ВОЛОКНЕ, ЛЕГИРОВАННОМ ЭРБИЕМ

Богачков Игорь Викторович, Омский государственний технический университет, Омск, Россия,

bogachkov@mail.ru

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках базовой части государственного задания

в сфере научной деятельности

Аннотация

Получение своевременной и достоверной информации о физическом состоянии оптических воло-кон (ОВ) является важной задачей ранней диагностики волоконно-оптических линий связи (ВОЛС). Своевременное обнаружение "проблемных" участков ОВ (участков с повышенным натяжением, изменённой температурой и т. п.) позволяет принять необходимые меры по устранению аварии до раз-рушения ОВ. Для решения этой задачи используется метод бриллюэновской рефлектометрии, в основу которого положен анализ спектра рассеяния Мандельштама - Бриллюэна (СРМБ) в ОВ. Появление ОВ, легированного эрбием, (EDF) позволило создать эрбиевые оптические усилители, которые получили широкое распространение в настоящее время. Поскольку EDF могут иметь сущест-венные различия в поведении характеристик СРМБ, представляет особый интерес исследование этих характеристик при различных уровнях мощности вводимого сигнала и изменениях температуры. Представлены результаты экспериментальных исследований СРМБ в одномодовом ОВ, легированном эрбием. Приведены графики, полученные с помощью бриллюэновского рефлектометра. Анализ результатов экспериментов выявил существенные отличия зависимостей, характерных для EDF, от аналогичных зависимостей других разновидностей ОВ. На характеристиках потерь наблюдается подъем уровня на 3 дБ на расстоянии, соответствующем середине участка EDF. Для участков, расположенных после участка, содержащего EDF, наблюдается снижение уровня регистрируемого сигнала. Температурные зависимости натяжения и бриллюэновского смещения частоты у EDF проходят выше соответствующих характеристик ОВ G.655 (ОВ с ненулевой смещённой дисперсией - NZDSF), но ниже аналогичных характеристик G.657 и G.652.

Ключевые слова: оптоволокно, легированное эрбием; рассеяние Мандельштама - Бриллюэна, ранняя диагностика, бриллюэновская рефлектометрия, натяжение.

Литература

1. Bogachkov I.V. A Detection of strained sections in optical fibers on basis of the Brillouin relectometry method // T-comm: Телекоммуникации и транспорт, 2016. Том 10. № 12. С. 85 - 91.

2. Богачков И.В., Майстренко В.А. Обнаружение "проблемных" участков в волоконно-оптических линиях связи на основе анализа спектра бриллюэновского рассеяния // T-comm: Телекоммуникации и транспорт, 2015. Том 9. №11. С. 19 - 24.

3. Листвин А.В., Листвин В.Н. Рефлектометрия оптических волокон связи. М.: ЛЕСАРарт, 2005. 208 с.

4. Агравал Г. Применение нелинейной оптики: учеб. пособие. СПб: Издательство "Лань", 2011. 592 с.

5. Волоконно-оптическая техника: современное состояние и новые перспективы / Сб. статей под ред. Дмитриева С.А. и Слепова Н.Н. М.: Техносфера, 2010. 608 с.

6. Богачков И.В. Исследования характеристик рассеяния Мандельштама - Бриллюэна в оптических волокнах с различными законами дисперсии // T-comm: Телекоммуникации и транспорт, 2016. Том 10. № 11. С. 40-45.

7. Bogachkov I.V., Gorlov N.I. Investigation of effects of longitudinal stretching of optical fibers on Bril-louin backscattering spectrum // IEEE 2016 13th International Conference on Actual Problems of Elec-tronic Instrument Engineering Proceedings. V. 1. p. 1. pp. 162-168.

8. Bogachkov I.V. Researching of Influence of the Strain Degree of Optical Fibers on the Brillouin Backscat-tering Characteristics // International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON) 2015. pp. 1-6.

9. Bogachkov I.V. Researching of features of the Brillouin Backscattering Spectrum in Dispersion-Shifted Op-tical Fibers // International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON) 2016 Proceed-ings. pp. 1-6.

10. Bogachkov I.V. Experimental Researches of Brillouin Backscatter Spectrum in Non Zero Dispersion-Shifted Optical Fibers at Longitudinal Stretching Forces // Dynamics of Systems, Mechanisms and Ma-chines, Dynamics 2016 Proceedings. pp. 1-6.

11. Bogachkov I.V. Experimental Researches of Temperature Dependences of Brillouin Backscatter Spectrum in Optical Fibers of Various Types // Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines, Dynamics 2016. Proceedings. pp. 1-7.

12. Bogachkov I.V., Gorlov N.I. Researches of the influence of temperature changes in optical fibers on the Brillouin backscattering spectrum // IEEE 2016 13th International Conference on Actual Problems of Elec-tronic Instrument Engineering Proceedings. V. 1. p. 1. pp. 157-161.

Информация об авторе:

Богачков Игорь Викторович, к.т.н., доцент; доцент кафедры "Средства связи и информационная безопасность" Омского го-сударственного технического университета, член IEEE, Омск, Россия

7Т>