В основе разработки лежит применение технического эффекта «пассивного оптического усиления», использование которого в радиофотонике успешно реализовано исследователями из СПбГЭТУ «ЛЭТИ»
Оптоволоконная связь – это способ передачи данных, использующий в качестве носителя сигнала электромагнитные волны оптического диапазона, которые передают информацию через специальные волоконно-оптические кабели. Благодаря своим характеристикам пропускная способность линий оптоволоконной связи многократно превышает показатели других коммуникационных систем и может измеряться терабайтами в секунду. Кроме того, по оптоволокну можно передавать аналоговый радиосигнал в виде модуляции интенсивности оптического сигнала.
 |
| Профессор кафедры ФЭТ СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Алексей Борисович Устинов. |
Сегодня оптоволоконная связь находит всё более широкое применение во всех областях – от компьютеров и бортовых космических, самолетных и корабельных систем, до передачи информации на большие расстояния. Например, в настоящее время успешно используется волоконно-оптическая линия связи между Западной Европой и Юго-Восточной Азией, часть которой проходит по территории России. Кроме того, ежегодно увеличивается суммарная протяжённость подводных оптоволоконных линий связи между континентами.
В то же время оптоволоконная связь для передачи аналоговых радиосигналов имеет определенные недостатки. В частности, при передаче данных на большие расстояния ухудшается качество сигнала. Поэтому такие системы связи снабжаются специальными усилителями мощности, что увеличивает габариты оборудования (усилители также требуется оборудовать системой теплоотведения), уровень шума в канале связи, а также затраты на и без того дорогостоящую инфраструктуру.
«Мы разработали оптоволоконную линию связи, позволяющую передавать информацию на значительное расстояние без применения дорогостоящих усилителей мощности. Это уже второе реализованное нами устройство на коммерчески доступных серийно выпускаемых компонентах, действующее на принципе «пассивного оптического усиления» СВЧ-сигнала», – сказал научный сотрудник лаборатории радиофотоники, преподаватель кафедры физической электроники и технологии (ФЭТ) СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Иван Юрьевич Таценко.
Пассивное оптическое усиление – это технический эффект, который позволяет увеличить мощность радиосигнала при его передаче по оптоволоконной линии связи за счёт подбора характеристик лазера (служит источником несущего оптического излучения) и энергии самого излучения. Для получения усиления необходимо использовать лазер, который дает высокую мощность сигнала.
Экспериментальный макет линии связи с пассивным оптическим усилением, созданный учеными ЛЭТИ, состоит из лазера, электрооптического модулятора, оптоволокна длиной 1 км и приёмника сигнала (фотодетектора). На этом макете исследователи изучили пять основных характеристик устройства: коэффициент передачи радиосигнала, амплитудно-частотные характеристики самой линии связи, однодецибельную компрессию, гармонические и интермодуляционные искажения сигналов. Проведенные измерения также позволили определить предельные возможности использования эффекта пассивного оптического усиления, что важно в контексте дальнейшего проектирования и разработки действующих линий связи.
«Наша разработка может найти применение в действующих и будущих РЛС (фотонных радарах) и волоконно-оптических линиях связи, она позволит улучшить передачу радиосигнала на сравнительно большие расстояния. При этом само оборудование станет более компактным, так как ему не требуются усилители и соответствующая для них инфраструктура», – добавил руководитель лаборатории магноники и радиофотоники, профессор кафедры ФЭТ СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Алексей Борисович Устинов
Исследование опубликовано в научном журнале «Радиотехника и электроника». Работа выполнена научным коллективом Лаборатории магноники и радиофотоники им. Б.А. Калиникоса при кафедре ФЭТ, которая была создана в 2021 году в рамках мегагранта Правительства Российской Федерации. Так ранее учёные разработали оптоэлектронный СВЧ-генератор без усилителей, действующий на принципе пассивного оптического усиления. Проект частично поддержан Минобрнауки в рамках госзадания.
