Волоконно-оптические WDM-мультиплексоры/демультиплексоры с малыми изгибными потерями

Цели. Одной из актуальных задач развития радиоэлектронных систем различного назначения является резкое увеличение объема и скорости передачи информации между элементами этих систем. Такая задача наиболее успешно решается с использованием средств волоконно-оптической техники, не имеющих альтернативы по ряду показателей. Применение оптических волокон (ОВ) в качестве физической среды позволило осуществить передачу больших потоков информации на значительные расстояния. Увеличение пропускной способности систем связи подталкивает производителей к разработке новых марок ОВ с улучшенными оптическими и эксплуатационными характеристиками, что позволяет усовершенствовать различные оптические компоненты, которые используют волоконный световод в качестве активной среды передачи информации. Наиболее широко используемыми в волоконно-оптических системах связи (ВОСС) являются двухканальные одномодовые WDM-мультиплексоры/демультиплексоры, представляющие собой вид спектрально-селективных разветвителей. Среди преимуществ WDM-мультиплексирования стоит отметить передачу большого объема информации по одному ОВ за счет организации каналов на разных длинах волн, возможность передавать по одному ОВ одновременно в обоих направлениях сигналы нескольких длин волн, которые не взаимодействуют друг с другом (дуплексная связь). В процессе эксплуатации WDM-мультиплексоры могут подвергаться различным внешним воздействиям, влияющим на работу и стабильность параметров устройства. В настоящее время отсутствуют данные по влиянию изгибов ОВ на оптические характеристики WDM-мультиплексоров. В связи с этим актуальным является исследование данной зависимости, которое включает в себя измерение параметров оптической изоляции и вносимых потерь. Цель работы – отработка технологии изготовления и исследование изготовленных WDM-мультиплексоров на основе определенных видов ОВ, устойчивых к изгибу.
Методы. Для формирования двухволновых WDM-мультиплексоров использована технология сплавной биконической вытяжки (FBT), позволяющей достичь низких вносимых потерь одновременно с высокой степенью изоляции каналов в широком диапазоне температур.
Результаты. В работе рассмотрены возможности изготовления волоконных мультиплексоров на основе изгибоустойчивого волокна Corning SMF-28 Ultra. Представлены результаты изготовления и исследования оптических характеристик экспериментальных образцов WDM-мультиплексоров. Установлено, что применение кварцевого волокна SMF-28 Ultra позволило существенно снизить девиацию оптической изоляции каналов при возникновении механических напряжений в световодной структуре мультиплексоров.
Выводы. Экспериментально показана возможность создания двухволновых мультиплексоров с малыми изгибными потерями и оптической изоляцией до 20–22 дБ. Рассмотрены возможные механизмы влияния скручивания волоконных выводов мультиплексора на оптическую изоляцию каналов. Полученные результаты показывают, что при возникновении механических напряжений в сплавленной структуре мультиплексора изменение коэффициента оптической изоляции на двух рабочих длинах волн не превышало 1 дБ.

1. Лутченко С.С., Копытов Е.Ю., Богачков И.В. Оценка надежности ВОЛС с учетом влияния внешних факторов. Динамика систем, механизмов и машин. 2017;5(4):34–39. https://doi.org/10.25206/2310-9793-2017-5-4-34-39

2. Иванов В.И. Применение технологии WDM в современных сетях передачи информации. Казань: ЗАО «Новое знание»; 2012. 223 с. ISBN 978-5-89347-679-8

3. Беспрозванных В.Г., Мосунова И.Д. Оптические характеристики одномодовых изгибоустойчивых волокон при укладке в малых замкнутых объектах. Инновационная наука. 2019;1:19–23.

4. Мосунова И.Д., Селезнев Д.А., Ременникова М.В. Исследование спектрального пропускания оптического волокна при малых изгибах. Прикладная фотоника. 2019;6(1–2):17–23.

5. Matthijsse P., Kuyt G. Влияние изгибов оптических волокон на их характеристики. Кабели и провода. 2005;4(293):17–22.

6. Дорожкин А., Наний О., Трещиков В., Шихалиев И. Волокно с малыми изгибными потерями – новая жизнь для систем связи диапазона C+L. Первая Миля. 2018;8(77):48–53. https://doi.org/10.22184/2070-8963.2018.77.8.48.53

7. Рождественский Ю.В. Сплавные волоконно-оптические мультиплексоры/демультиплексоры и их применение в телекоммуникационных системах. Фотон-Экспресс. 2004;1(31):16–18.

8. Берикашвили В.Ш., Елизаров С.Г., Ключник Н.Т., Кузнецов В.А., Яковлев М.Я. Волоконные WDMмультиплексоры с уменьшенным спектральным интервалом между каналами. Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения. 2014;14(5):112–115.

9. Басиладзе Г.Д., Бержанский В.Н., Долгов А.И., Милюкова Е.Т. Преобразование сердцевин волокон в условиях слабого и сильного сплавления оптического разветвителя. Вестник Физико-технического института Крымского федерального университета имени В.И. Вернадского. 2010;23(62):75–80.

10. Берикашвили В.Ш., Дементьев С.Г., Ключник Н.Т., Яковлев М.Я. Спектрально-селективные оптические разветвители с повышенной изоляцией каналов. Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения. 2011;11(1):190–193.

11. Hui R., O’Sullivan M. Fiber Optic Measurement Techniques. Elsevier; 2009. 672 p. ISBN: 978-0-12-373865-3

12. Базакуца П.В., Боев М.А., Никитин А.И. Исследование спектральных характеристик оптических разветвителей. Фотон-Экспресс. 2019;6(158):178–179. https://doi.org/10.24411/2308-6920-2019-16089

13. Шестаков И.И. Анализ применимости FBT-разветвителей 1 × 2 в сетях PON. Век качества. 2019;3:137–148.

14. Takeuchi Y., et al. Characteristics of ceramic microheater for fiber coupler fabrication. Jpn. J. Appl. Phys. 1998;37(6):3665–3668. https://doi.org/10.1143/JJAP.37.3665

15. Takeuchi Y., Horiguchi M. Microheater control of wavelength-flattened fiber coupler properties. Appl. Opt. 1994;33(6):1029–1034. https://doi.org/10.1364/AO.33.001029

16. Takeuchi Y. Characteristics analysis of wavelengthdivision-multiplexing fiber couplers fabricated with a microheater. Appl. Opt. 1996;35(9):1478–1484. https://doi.org/10.1364/ao.35.001478

17. Дементьев С.Г., Ключник Н.Т., Кузнецов В.А., Яковлев М.Я. Волоконно-оптические демультиплексоры для систем передачи информации. Технология и конструирование в электронной аппаратуре. 2010;2:43–46.

18. Беспрозванных В.Г., Мосунова И.Д., Носова Е.А., Кривошеев А.И. Исследование характеристик сплавных волоконных разветвителей на основе изгибоустойчивого волокна. Прикладная фотоника. 2021;8(1):51–67.

19. Ключник Н.Т., Дементьев С.Г., Кузнецов В.А., Яковлев М.Я. Одномодовые спектрально-селективные разветвители с повышенной механической стойкостью. Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения. 2010;10(1):164–167.