Проектирование магистральной волоконно-оптической системы передачи с повышенной пропускной способностью (стр. 13 из 31)
При длине волны λ= 1,3 мкм коэффициент Aλ = 5,7 Вт/А и при длине λ = 1,55 мкм коэффициент Aλ = 4,8 Вт/А. Энергия падающего излучения, соответствующая одному и тому же фототоку, уменьшается с увеличением длины волны.
Мощность шума оптического приемного модуля с p-i-n фотодетектором и полевым транзистором на входе можно определить используя выражение
(2), Где: к – постоянная Больцмана, T-температура, 
-суммарная емкость фотодиода, предварительного усилителя и монтажа, 
-шум-фактор полевого транзистора 
, 
- интегралы Персоника, Sm-крутизна полевого транзистора, K-коэффициент, характеризующий глубину интегрирования во входной цепи фотоприемника. (обычно K=10÷100, так как в противном случае усложняется корректирующее устройство оптического приемника). Подставляя (2) в (1) получим зависимость чувствительности оптического приемника от скорости передачи. 
(3)На рис. 2.19 приведена кривая расчета чувствительности оптического приемника при следующих параметрах:
=0,8; Aλ=4,8 Вт/А; =0,5 пФ(кривая 1), =1 пФ(кривая 2); =0,55, =0,085; Sm=35*10-3 См; Fn=1.5.Приведенные кривые показывают что чувствительность оптического приемника с увеличением скорости передачи информации быстро уменьшается, что приводит к уменьшению бюджета системы, который равен разности уровней передающего оптического модуля и чувствительности оптического премного устройства.
В системах с WDM в оптическом канале появляется дополнительные источники потерь - оптические мультиплексор и демультиплексор. Для современных оптических мультиплексоров интерференционного типа величина затухания составляет от 1,5 до 5,2 дБ на канал – в зависимости от количества мультиплексируемых каналов. Затухание мультиплексоров интерференционного типа может меняться также в зависимости от длины волны
- точнее от m – от номера мультиплексируемого канала что связано с особенностью его устройства. 
Рис.2.19. Зависимость чувствительности оптического приемника с p-i-n фотодиодом от скорости передачи.
Теоретически значение затухания для оптических мультиплексоров интерференционного типа в зависимости от числа каналов рассчитывается по следующей формуле:
, где 0,99-коэффициент отражения от пленки, 0,98-коэффициент пропускания тонкопленочного фильтра.На практике значение затухания мультиплексоров интерференционного типа выше. Так для мультиплексора на 4 канала оно может колебаться от 1,8 до 2,5 дБ, для мультиплексора на 32 канала – 4,2 дБ, для мультиплексора на 40 каналов – 5,3 дБ. Достоинство этих мультиплексоров – большое переходное затухание между каналами ≈60 дБ, малая чувствительность к изменениям температуры, недостатки- сложность изготовления и как следствие - высокая стоимость. Мультиплексоры решетчатого типа отличаются простотой изготовления, вносимое затухание колеблется от 3 до 4,5 дБ для 16 каналов – 3дБ, для 32 – х- 4 дБ, для 40 – 4,5 дБ. Недостаток – требуется температурная стабилизация, что увеличивает затраты на эксплуатацию.
Рассмотрим возможности проектируемой магистральной линии. Для этого будем наращивать скорость передачи с В1=2,5 Гбит/с до Вn=40 Гбит/с c шагом 2,5 Гбит/с, и рассчитывать допустимую величину затухания в оптическом тракте
(бюджет системы) дляа) для систем WDM c мультиплексорами интерференционного типа
б) для систем WDM c мультиплексорами решетчатого типа
в) для систем WDM c мультиплексорами интерференционного типа (при условии идеальности их конструкции – теоретический минимум затухания).
Результаты сведем в таблицы 2.9,2.10,2.11 соответственно.
Таблица 2.9 Затухание при уплотнении по длине волны (частотный план CWDM) с применением интерференционных мультиплексоров.
| Скорость передачи, Bm, Гбит/с | 2,5 | 5 | 7,5 | 10 | 12,5 | 15 | 17,5 | 20 | 22,5 | 25 | 27,5 | 30 | 32,5 | 35 | 37,5 | 40 |
| Количество спектрально- уплотняемых каналов m | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
| Длина волны на которой ведется передача (ITU-T G.694.2 –частотный план CWDM) λm, мкм | 1,29 | 1,31 | 1,33 | 1,35 | 1,37 | 1,39 | 1,41 | 1,43 | 1,45 | 1,47 | 1,49 | 1,51 | 1,53 | 1,55 | 1,57 | 1,59 |
| Затухание, вносимое мультиплексором и демультиплексором αm | 2 | 2 | 2 | 2 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 3,5 | 3,5 | 3,5 | 3,5 | 3,5 | 3,5 | 3,5 | 3,5 |
| αm×2 | 4 | 4 | 4 | 4 | 5 | 5 | 5 | 5 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 |
Чувствительность  ,дБ | -27,09 | -27,15 | -27,22 | -27,29 | -27,35 | -27,41 | -27,47 | -27,54 | -27,6 | -27,66 | -27,71 | -27,77 | -27,83 | -27,89 | -27,94 | -28 |
| Бюджет системы, дБ при Pпер=0Дб | 23,09 | 23,15 | 23,22 | 23,29 | 22,35 | 22,41 | 22,47 | 22,54 | 20,6 | 20,66 | 20,71 | 20,77 | 20,83 | 20,89 | 20,94 | 21 |
Таблица 2.10 Затухание при уплотнении по длине волны (частотный план CWDM) с применением решетчатых мультиплексоров.
| Скорость передачи, Bm, Гбит/с | 2,5 | 5 | 7,5 | 10 | 12,5 | 15 | 17,5 | 20 | 22,5 | 25 | 27,5 | 30 | 32,5 | 35 | 37,5 | 40 |
| Количество спектрально- уплотняемых каналов m | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
| λ на которой ведется передача (ITU-T G.694.2 –CWDM)λm,мкм | 1,29 | 1,31 | 1,33 | 1,35 | 1,37 | 1,39 | 1,41 | 1,43 | 1,45 | 1,47 | 1,49 | 1,51 | 1,53 | 1,55 | 1,57 | 1,59 |
| α, вносимое mux и dmux αm | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| αm×2 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 |
| Чувствительность ,дБ | -27,09 | -27,15 | -27,22 | -27,29 | -27,35 | -27,41 | -27,47 | -27,54 | -27,6 | -27,66 | -27,71 | -27,77 | -27,83 | -27,89 | -27,94 | -28 |
| Бюджет системы, дБ при Pпер=0Дб | 21,09 | 21,15 | 21,22 | 21,29 | 21,35 | 21,41 | 21,47 | 21,54 | 21,6 | 21,66 | 21,71 | 21,77 | 21,83 | 21,89 | 21,94 | 22 |
Таблица 2.11 Затухание при уплотнении по длине волны (частотный план CWDM) с применением интерференционных мультиплексоров (теоретический предел).
| Скорость передачи, Bm, Bm Гбит/с | 2,5 | 5 | 7,5 | 10 | 12,5 | 15 | 17,5 | 20 | 22,5 | 25 | 27,5 | 30 | 32,5 | 35 | 37,5 | 40 |
| Количество спектрально- уплотняемых каналов m | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
| λ на которой ведется передача (ITU-T G.694.2 –CWDM)λm, мкм | 1,29 | 1,31 | 1,33 | 1,35 | 1,37 | 1,39 | 1,41 | 1,43 | 1,45 | 1,47 | 1,49 | 1,51 | 1,53 | 1,55 | 1,57 | 1,59 |
| α, вносимое mux и dmux αm | 0,0877 | 0,131 | 0,175 | 0,2186 | 0,2623 | 0,306 | 0,349 | 0,393 | 0,436 | 0,480 | 0,524 | 0,567 | 0,611 | 0,655 | 0,698 | 0,742 |
| αm×2 | 0,175 | 0,262 | 0,35 | 0,437 | 0,524 | 0,611 | 0,699 | 0,786 | 0,873 | 0,961 | 1,048 | 1,135 | 1,223 | 1,310 | 1,397 | 1,484 |
| Чувствитель- ность ,дБ | -27,09 | -27,15 | -27,22 | -27,29 | -27,35 | -27,41 | -27,47 | -27,54 | -27,6 | -27,66 | -27,71 | -27,77 | -27,83 | -27,89 | -27,94 | -28 |
| Бюджет системы, дБ при Pпер=0Дб | 26,92 | 26,89 | 26,87 | 26,85 | 26,83 | 26,8 | 26,77 | 26,75 | 26,73 | 26,7 | 26,66 | 26,63 | 26,60 | 26,58 | 26,54 | 26,52 |
Анализируя полученные данные можно сказать, что в высокоскоростных системах применение технологии WDM c точки зрения сохранения бюджета системы выглядит более перспективно. После скорости 7,5 Гбит/с при использовании любого из рассмотренных типов мультиплексоров виден выигрыш в скорости передачи.
Рис. 2.20. Зависимость бюджета мощности системы от скорости передачи для систем с WDM.