ДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЛИНЕЙНЫХ И НЕЛИНЕЙНЫХ ЭФФЕКТОВ В ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКНАХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ DWDM
DYNAMIC MODELLING OF LINEAR AND NONLINEAR EFFECTS IN OPTICAL FIBERS OF DWDM TRANSMISSION SYSTEMS
Сторінки: 150-157. Номер: №2, 2020 (283)
Автори:
Н.А. ОДЕГОВ
Одесская национальная академия связи им. А.С. Попова
N.A. Odegov
Odessa National О.S. Popov Academy of Telecommunications
DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2020-283-2-150-157
Рецензія/Peer review : 17.05.2020 р.
Надрукована/Printed : 27.06.2020 р.
Анотація мовою оригіналу
Рассматривается алгоритмическое и программное решение задачи динамического моделирования в волоконно-оптических системах передачи (ВОСП). В качестве базового метода численного моделирования используется метод разделения по физическим факторам. Особенность применяемого алгоритма сводится к линеаризации фазового коэффициента нелинейных эффектов. Параметрические установки максимально приближены к характеристикам реальных ВОСП DWDM в соответствии с рекомендациями МСЭ-Т. Общий диапазон от 1460 нм до 1640 нм (приблизительно шириной 20 ТГц) в зависимости от частотного плана равномерно делится на соответствующее количество каналов. Для базовой ширины канала 25 ГГц общее количество каналов 903, тогда как для ширины канала 100 ГГц их количество 225. Модель позволяет выбирать для исследований любой частотный канал в диапазоне. При этом адекватным образом пересчитываются дисперсионные характеристики, параметры затухания и нелинейности. Моделирование выполняется для ВОСП с длиной линии от 10 км до 2000 км. Шаг моделирования может изменяться от 1 м до 10 км. Для исследований можно выбрать тип оптического волокна (ОВ) из списка стандартного ОВ и вариантов ОВ со смещенной дисперсией. В качестве начальной формы оптического сигнала можно выбирать различные варианты: сигналы Найквиста, гауссов импульс, приподнятый косинус, гиперболический секанс. Также можно задавать начальный чирпинг оптического сигнала. Также имеется возможность моделирования эффектов в многоканальных ВОСП. Количество каналов может быть 1, 3 или 5. Эффекты интерференции между импульсами моделируются пачками импульсов от 1 до 5.
Ключевые слова: дисперсия, затухание, оптический сигнал, спектр, преобразование Фурье, нелинейные эффекты, расщепление по физическим факторам.
Розширена анотація англійською мовою
The algorithmic and software solution of the dynamic modeling problem in fiber-optic transmission systems (FOTS) is considered. As a basic method of numerical modeling, the method of separation by physical factors is used. The peculiarity of the applied algorithm reduces to linearization of the phase coefficient of nonlinear effects. Parametric settings are as close as possible to the characteristics of real FDM DWDM in accordance with ITU-T recommendations. The total range from 1460 nm to 1640 nm (approximately 20 THz wide), depending on the frequency plan, is evenly divided into the corresponding number of channels. For a basic channel width of 25 GHz, the total number of channels is 903, while for a channel width of 100 GHz their number is 225. The model allows you to choose any frequency channel in the range for research. In this case, the dispersion characteristics, attenuation and nonlinearity parameters are adequately recalculated. Simulations are performed for FOTS with a line length of 10 km to 2000 km. The simulation step can vary from 1 m to 10 km. For research, you can select the type of optical fiber (S) from the list of standard S and options for S with bias dispersion. As the initial form of the optical signal, various options can be chosen: Nyquist signals, Gaussian impulse, raised cosine, hyperbolic secant. You can also set the initial chirping of the optical signal. It is also possible to simulate effects in multi-channel FOTS. The number of channels can be 1, 3 or 5. The effects of interference between pulses are modeled by bursts of pulses from 1 to 5. Application of the developed software and algorithmic software allows solving both educational and scientific problems. In this case, such effects are adequately modelled as: pulse distortion in the linear mode, pulse distortion and spectra in nonlinear modes. The program also allows you to simulate solution effects in organic matter.
Keywords: dispersion, attenuation, optical signal, spectrum, Fourier transform, nonlinear effects, splitting by physical factors.
References
- Agraval G. Nelinejnaya volokonnaya optika / Agraval G. – M. : Mir, 1996. – 323 s.
- Odegov N.A. Zavisimost dlitelnosti i formy opticheskih signalov ot neravnomernosti koefficienta zatuhaniya / N.A. Odegov, A.I. Guzun // Herald of Khmelnytskyi National University. – 2019. – № 1. – S. 194–203.
- Pedyash V.V. Usovershenstvovanie modeli rasprostraneniya opticheskogo signala na baze ryadov Volterra / V.V. Pedyash // Naukovi pratsi ONAZ im. O.S. Popova. – 2015. – № 2. – S. 96–103.
- Issledovanie rasprostraneniya svetovyh impulsov v opticheskih voloknah / [O.E. Nanij, V.G. Volkov, V.G. Voronin, V.A. Kamynin]. – M. : MGU. NII yadernoj fiziki im. D.V. Skobelcyna, 2011. – 25 s.
- Sultanov A.H. Modelirovanie rasprostraneniya WDM-signalov v volokonno-opticheskoj linii peredachi v usloviyah nelinejnostej i polyarizacionno-modovoj dispersii / A.H. Sultanov, V.H. Bagmanov, R.V. Kutlyarov, S.V. Haritonoov // Vestnik UGATU. Elektronika, izmeritelnaya tehnika, radiotehnika i svyaz. – 2012. – T. 16, № 8 (53). – S. 29–35.
- Spectral grids for WDM applications: DWDM frequency grid. Recommendation ITU-T G.694.1. 2012. 16 r.
- Portnov E.L. Opticheskie kabeli svyazi i passivnye komponenty volokonno-opticheskih linij svyazi / E.L. Portnov. – M. : Goryachaya liniya – Telekom, 2007. – 464 s.
- Odegov N.A Osnovy teorii approksimacii opticheskih signalov gaussovymi impulsami / N.A. Odegov // Herald of Khmelnytskyi National University. – 2018. – № 5. – S. 42–72.
- Makarov T.V. Kogerentnye volokonno-opticheskie sistemy peredachi / T.V. Makarov. – Odessa : ONAS im. A.S. Popova, 2009. – 220 s.
