Введение к работе
Актуальность работы. Создание высокоскоростных волоконно-оптических систем передачи (ВОСП), основанных на широко используемых в настоящее время методах разделения сигналов в электрическом тракте, затруднено недостаточным быстродействием современных электронных устройств и не позволяет реализовать потенциальные возможности волоконных световодов (ВС). Одним иэ наиболее перспективных путей кардинального увеличения пропускной способности ВОСП является использование оптических методов разделения каналов: пространственного, спектрального и поляризационного.
При построении ВОСП на основе многомодовых ВС наиболее эффективным является пространственный метод разделения, но его применение затруднено сложностью разделения каналов на передающей и приемной сторонах.
В высокоскоростных ВОСП на основе одномодовых ВС в основном применяется метод спектрального разделения, но его реализация ограничена высокими требованиями к устройствам фильтрации излучения соседних каналов из-за узкого диапазона допустимого положения спектральной линии излучателя.
Начало производства одномодовых ВС с сохранением поляризации излучения позволяет создавать ВОСП с поляризационным разделением каналов (ПРК), возможности которых на сегодняшний день не исследованы.
Метод поляризационного разделения может использоваться как самостоятельно, так и в сочетании с другими методами оптического разделения, что позволит при этом увеличить пропускную способность ВОСП в дза раза.
Несмотря на большое число публикаций, посвященных разработке и исследованию ВС с сохранением поляризации, ряд важных вопросов, связанных с использованием их в системах передачи; разработан в недостаточной степени.
Так, в известных работах не исследована помехоустойчивость ВОСП с ПРК в сравнении с другими методами оптического разделения. Не разработаны принципы построения однонаправленных и двунаправленных поляризационных ВОСП с учетом влияния переходных помех. Не разработаны методы, позволяющие снизить это влияние, либо скомпенсировать действие переходных помех. Кроме того, не разработаны методы контроля поляризационных характеристик ВС по всей их длине.
Отсутствие ответов на перечисленные выше вопроси затрудняет использование ПРК в ВОСП и осложняет отработку технологии выпуска ВС с сохранением поляризации излучения.
Цель работы и задачи исследований заключались в решении комплексной проблемы по разработке теоретических основ помехоустойчивости ВОСП с поляризационным разделением каналов, разработке на этой основе принципов построения систем, исследованию методов повышения их помехоустойчивости и измерения поляризационных характеристик ВС. Для достижения поставленной цели необходимо было решить ряд задач:
разработать принципы построения однонаправленных и двунаправленных ВОСП с ПРК;
исследовать влияние переходных помех на помехоустойчивость ВОСП с ПРК;
разработать и исследовать методы, снижающие влияние переходных помех ;
- разработать методы оперативного контроля поляризационных
характеристик одномодовых ВС.
Научная новизна работы заключается в следующем:
получены аналитические выражения для определения мощности переходных помех в однонаправленных и двунаправленных ВОСП с поляризационным разделением каналов на основе ВС, сохраняющих состояние поляризации излучения ;
определены'зависимости оптимального порогового уровня решающего устройства фотоприемника, минимизирующего вероятность ошибки в системах передачи и коэффициента преобразования оптимального линэйного кода, минимизирующего требуемую мощность на входе фотоприемника от уровня переходной помехи в однонаправленных и двунаправленных ВОСП соответственно ;
предложен способ раздельной обработки информационного и синхросигналов в фотоприемном устройстве, позволяющий повысить ". чувствительность информационного канала на 2...3 дБ и обеспечить заданное качество приема при переходной помехе на один - два порядка большей мощности (пол.реш. № 461522/24-09 от 15.12.89) ;
исследованы методы обработки сигналов на приемной стороне, позволяющие снизить влияние переходных помех на 20...30 дБ в зависимости от уровня переходных помех ;
разработан автоматизированный метод неразрушающего контроля осноеных поляризационных характеристик по всей длине ВС, основанный на внесении в него двух искусственных неоднородное-тей, расположенных на известном расстоянии друг от друга.
Практическая ценность работы заключается втом, что:
разработана инженерная методика расчета помехоустойчивости ВОСП с ПРК с учетом влияния переходных novex ;
разработана методика определения оптимального линейного
кода, позволяющего обеспечить наилучшую помехоустойчивость двунаправленных ВОСП с ПРК в зависимости от параметров оптического тракта;
- создан лабораторный макет установки для определения основных поляризационных характеристик по всей длине ВС.
Результаты работы использованы в НИИ радиотехники (г.Горький) и в НПО "Квант" (г.Киев) с реальным экономическим эффектом 96 тыс.руб.
На защиту выносятся следующие основные положения:
I. Теоретические соотношения и расчетные формулы для определения переходных помех в однонаправленных и двунаправленных ВОСП с ПРК.
Z. Методы и схемотехнические решения построения приемо-пе-редающих устройств ВОСП, уменьшающие влияние переходных помех.
3. Автоматизированный метод неразрушающего контроля поляризационных характеристик по всей длине ВС.
Апробация работы. По материалам диссертации были сделаны доклады на ХШ Межотраслевой НТК "Передача цифровой информации по оптическому волокну" (г.Киев, 1984 г.), Всесоюзном НТО "Совершенствование средств связи на основе внедрения светозо-локонной и микропроцессорной техники" (г.Москва, 1986 г.), Всесоюзном НТС "Оптические сканирующие устройства и измерительные приборы на их основе" (г.Барнаул, 1986 г.), Всесоюзном НТС "Координатно-чувствитвльные фотоприёмники" (г.Барнаул, 1987 г.), 32-м Международном коллоквиуме (ГДР, г.Ильменау, 1987 г.), Республиканской НТК "Передача цифровой и аналоговой информации го каналам связи" (г.Рига, 1988 г.), Всесоюзном НТС "Развитие и совершенствование устройств синхронизации в системах связи"
(г.Москва, I9S8 г.), Республиканской НТК "Перспективы развития широкополосных В0СГІ и проблемы их внедрения в республике" (г.Минск, 1989 г.). Всесоюзной НТК "Оптический радиоволновой и тепловой методы.нераэрушающего контроля" (г.Могилев, 1289 г.), на конференциях профессорско-преподавательского состава аспирантов и сотрудников Минского радиотехнического института.
Публикации. Основные результаты работы изложены в 3 статьях, 3 описаниях к авторским свидетельствам и тезисах докладов на одном Международном коллоквиуме, 5 Всесоюзных и 5 Республиканских конференциях.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит, из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 103 страницах машинописного текста, иллюстрированного рисунками, схемами, графиками и таблицами на 30 страницах, библиографии 64 наименования.