автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.13, диссертация на тему:Разработка методик построения компонентов волоконно-оптических систем телекоммуникаций на основе применения наноструктурных материалов

На правахрукописи

КАНАКОВ Владимир Иванович

РАЗРАБОТКА МЕТОДИК ПОСТРОЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ

НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ НАНОСТРУКТУРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Специальность 05.13.13 - Телекоммуникационные системы

и компьютерные сети

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

УФА 2004

Работа выполнена на кафедре "Телекоммуникационные системы" Уфимского государственного авиационного технического университета, а также в ОАО «Энергостройоптик».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Султанов Альберт Ханович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Бурдин Владимир

Александрович

кандидат технических наук, Тимофеев Александр

доцент Леонидович

Ведущая организация - закрытое акционерное общество, научно-технический центр «Трансвок», г. Москва

Защита диссертации состоится " 24 " декабря 2004 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета К-212.288.01 по адресу: 450000, г. Уфа, ул. К. Маркса, 12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского авиационного технического государственного университета.

Автореферат разослан ноября 2004 года.

Ученый секретарь диссертационного совета канд. физ.-мат. наук, доцент

Р.А. Гараев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Наметившаяся в последние 10 лет тенденция развития современных систем телекоммуникаций характеризуется масштабным внедрением волоконно-оптических систем передач (ВОСП). Использование электронных компонентов не только ограничивает быстродействие системы в целом, но в ряде случаев требует дополнительной инженерной проработки для обеспечения надёжности и отказоустойчивости её элементов. Это особенно значимо на сетях предприятий топливно-энергетического комплекса, где с одной стороны характерно значительное влияние внешних воздействий, с другой стороны к каждому элементу системы предъявляются требования по обеспечению соответствующего уровня пожаровзрывобезопасности в соответствии с действующими стандартами в зависимости от требований производства. Перспективным является направление на создание полностью оптических транспортных сетей (AON-сетей), в функционировании которых главенствующую роль играют не оптоэлектронные, а полностью оптические технологии передачи сигналов. Повышается роль компонентов управления оптическими потоками, осуществляющих в частности их коммутацию. Но сегодня масштабная их разработка сопряжена с трудностью создания нелинейного режима, который является основой их работы, связанной с действием других нелинейных эффектов. При мощности излучения, обеспечивающей требуемый нелинейный режим, появляется значительное паразитное вынужденное рассеяние Мандель-штама-Бриллюэна (ВРМБ). Следовательно, с уменьшением влияния ВРМБ будет иметь место заметный положительный эффект, что в свою очередь, возможно, позволит осуществить реализацию новых функций управления световыми потоками и упростить технологию передачи сигналов.

Так разработка подходов к созданию AON-компонентов и методик построения телекоммуникационных систем на их основе является актуальной технической задачей. Следует отметить, что естественный путь совершенствования оптических устройств, опирающийся на достижения в области технологии изготовления, практически уже исчерпан. Поэтому наряду с совершенствованием применяемых технологий необходимо искать принципиально новые подходы повышения эффективности, качества и выявления ранее не известных свойств оптических компонентов, в том числе за счет принципиального изменения свойств самого вещества. Диссертация посвящена разработке новых принципов создания коммутационных устройств и методик расчёта характеристик телекоммуникационных систем, построенных с их использованием.

Цель работы. Разработка методик построения волоконно-оптических разг _' ~ ......

ветвлённых телекоммуникационных

1а|>оснюед11<ж«Л8ню<ргических БИБЛИОТЕКА } С1

« / — К

ЯЗЬ/А |

коммутационных компонентов с применением трехмерных объемных нанокри-статических прозрачных материалов и моделирования искажений цифровых сигналов в них, вносимых действием интерференционных, дисперсионных и нелинейных эффектов.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели в работе сформулированы и решены следующие задачи:

1. Разработка подхода к созданию волоконно-оптических устройств коммутации, позволяющих повысить пропускную способность телекоммуникационной системы.

2. Разработка методики теоретической оценки искажений цифрового сигнала, позволяющей прогнозировать значение вероятности битовой ошибки в зависимости от параметров телекоммуникационной системы.

3. Разработка методики обеспечения резервирования на сегменте системы телекоммуникаций, позволяющей повысить надёжность её работы.

4. Разработка методики теоретической оценки искажений сигнала, позволяющей анализировать возможные его нелинейные искажения при увеличении интенсивности излучения в одномодовой нанокристаллической направляющей структуре.

5. Создание способа подключения волоконно-оптических устройств коммутации к линии связи, позволяющего удалить электрические компоненты из зоны управления.

Методы исследований. В работе использованы положения теории физической, геометрической оптики, дифференциального и интегрального исчисления. Применены методы математического моделирования, в том числе компьютерного. Проведены натурные эксперименты на созданном научно-исследовательском стенде.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• Разработке подхода к созданию волоконно-оптических устройств коммутации для систем телекоммуникаций.

• Теоретическом анализе искажений цифрового сигнала действием дисперсионных и интерференционных эффектов в цифровом канале передачи.

• Разработке методики повышения надёжности сегмента системы телекоммуникаций, резервирование линейного тракта которого достигается с использованием предложенных устройств.

• Теоретическом анализе уровня искажений сигнала действием нелинейных оптических эффектов со стороны управляющего излучения в одномодовой направляющей структуре.

Практическая ценность. Разработка метода создания волоконно-оптических устройств коммутации оптических потоков, способа их ис-

пользования в телекоммуникационной системе и методики обеспечения резервирования позволяет уменьшить искажение информационного сигнала, тем самым повысить надёжность системы телекоммуникаций и её пропускную способность.

На защиту выносятся:

• Подход к созданию волоконно-оптических устройств коммутации на основе управления нелинейными оптическими свойствами нанокристаллического прозрачного кварца, позволяющий повысить пропускную способность телекоммуникационной системы.

• Методика теоретической оценки искажений цифрового сигнала на основе учёта дисперсионных и интерференционных эффектов в цифровом канале передачи, позволяющая прогнозировать значение вероятности битовой ошибки в зависимости от параметров телекоммуникационной системы.

• Методика обеспечения резервирования на сегменте системы телекоммуникаций на основе применения полностью оптических коммутационных устройств, позволяющая повысить надёжность сети и оценить вероятность безотказной её работы.

• Методика теоретической оценки искажений сигнала на основе учёта влияния нелинейных оптических эффектов со стороны управляющего излучения, позволяющая анализировать возможные его нелинейные искажения при увеличении интенсивности излучения в одномодовой направляющей структуре.

• Способ подключения волоконно-оптических устройств коммутации к линии связи, предполагающий совместное подведение к ним цифрового информационного и управляющего сигналов, позволяющий удалить электрические компоненты из зоны управления.

Апробация работы. Основные результаты работы обсуждались на IX Международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь - RLNC2003» г. Воронеж, 2003; LVШ Всероссийской научной сессии, посвященной дню радио, г. Москва, 2003; Седьмой международной конференции «Системы, Кибернетика и информатика - SCI-2003», г. Орландо, штат Флорида, США, 2003; Четвёртой международной научно-технической конференции «Проблемы техники и технологии телекоммуникаций», г. Уфа, 2003; а также на семинарах кафедры «Телекоммуникационные системы» УГАТУ.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ, 4 доклада в сборниках трудов конференций, получено свидетельство об официальной регистрации программного продукта, список которых приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти

глав, заключения, списка используемой литературы и приложения Содержит 135 стр. машинописного текста, 45 рисунков, список использованной литературы из 76 наименований, приложения 3 стр.

Автор выражает благодарность научному консультанту к.т.н. Виноградовой И.Л. за оказанную помощь в написании второй, третьей и четвертой глав.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована основная цель работы, изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе представлен анализ современного состояния волоконно-оптических многоканальных систем передачи и тенденции их развития, обосновывающий постановку задачи диссертационной работы. Показана значимость использования разветвлённой волоконно-оптической архитектуры с возможностью маршрутизации оптических потоков. Приведена классификация пассивных и активных компонентов, использующихся в ВОСП. Показано, что в ряде случаев при создании компонентов управления, например, разветвителей, используются интерферометры Фабри-Перо (ИФП).

Рассмотрены основные причины искажения сигналов в ВОСП, к которым следует отнести дисперсионные и нелинейные оптические эффекты. Как правило, в ВОСП при повышении суммарной интенсивности излучения основным негативным фактором является вынужденное рассеяние Мандельштама-Бриллюэна, приводящее к возникновению гиперзвуковой волны, со-направленной со световой волной, вызывающей этот эффект. В режимах передачи оптической информации с единственной волновой несущей, установленных сегодня действующими нормативно-техническими документами (НТД), нелинейные эффекты проявляются слабо и ВРМБ заметного негативного влияния не оказывает. Исключение составляют появляющиеся в последнее время сети с уплотнением каналов по длинам волн, где суммируются интенсивности ста и более волновых каналов. Кроме этого в полностью оптических компонентах управления оптическими потоками, построенных с использованием нелинейных оптических эффектов, ВРМБ приводит к значительному отражённому сигналу. Принцип работы таких устройств основан на зависимости оптических характеристик среды, например, показателя преломления, от наличия (отсутствия) интенсивного управляющего излучения. Дисперсионные эффекты, оказывающие негативное влияние на качество проходящего цифрового сигнала, заметно проявляются на значительной длине оптического пути при высокой битовой скорости из-за конечной когерентности излучения.

Наряду с технологическим и конструктивным совершенствованием ВОСП

необходим поиск новых способов передачи сигналов, оптических материалов, эффектов управления и прочее. В настоящей работе исследуется возможность построения оптоволоконных коммутационных компонентов и телекоммуникационных систем с их применением на базе наноструктурного прозрачного кварцевого материала (НСМ) Согласно многим публикациям, наноструктурные керамические материалы обнаруживают отличие в спектрах поглощения, упругих и магнитных свойствах и многое, другое в общей сложности до 10...20 % от свойств таких же крупнозернистых материалов Таким образом, исследование оптических свойств прозрачных НСМ и изучение возможности применения их в оптических телекоммуникациях является актуальной технической задачей,

Во второй главе рассмотрены широко применяемые методы интенсивной пластической деформации - интенсивное кручение под высоким давлением (ИКВД) и равноканально-угловое прессование (РКУП). Показана возможность применения их к хрупким керамическим материалам, представлены результаты других авторов. Обоснованием применения ИПД-методов в противовес различным порошковым методам для получения трёхмерных нанокристаллических материалов служит оптическое функциональное приложение изготавливаемых образцов Приведено описание ИКВД- и РКУП-процессов изготовления прозрачных образцов из оптоволоконного материала типа SF SMF-LES™ и результаты последующего исследования полученной зёренной структуры в обоих случаях.

Рис. 1. Диаграмма напряжений исследуемого стекловолоконного материала. Поз. 1...3 соотв. ИКВД 3'-РКУП методам.

Рис. 2. Диаграмма распределения количества зёрен в зависимости от их размеров при ИКВД, соотв. поз.

В результате исследований установлено, что при условии макронеразрушимости образца ИКВД-методом можно получить более значительное измельчение зерна со средним размером порядка 75 нм в противовес методу равноканально-углового прессования, в результате применения которого можно

получить средний размер зерна в пределах 135... 140 нм (рис. 1, рис. 2). Кроме того, мелкозернистая структура, полученная ИКВД, имеет большеугловые границы, что вызывает технический интерес в изучении их. оптических свойств. Таким образом, полученные большеугловые границы НСМ позволяют предположить отличие в проявлении их оптических свойств, имеющих место в том числе и в нелинейном режиме. Согласно таким известным свойствам НСМ, как повышенная твёрдость и одновременно пластичность, можно сделать предположение об уменьшении ВРМБ - из-за демпфирующего действия, снижающего паразитную гиперзвуковую волну. Последний эффект позволит увеличивать интенсивность оптического излучения, что возможно, обеспечит требуемый нелинейный режим преломления, необходимый для создания АО^компонентов, или даст возможность увеличивать число каналов в системе передаче, уплотнённых по длинам волн.

В третьей главе предложен метод создания волоконно-оптических устройств управления на базе использования эффекта многолучевой интерференции. Предполагается, что основу конструкции таких устройств может составлять интерферометр Фабри-Перо, или ИФП с обратной оптоволоконной связью - ДИФП. Цель создания таких устройств состоит с повышении эффективности организации разветвлённых систем оптоволоконных телекоммуникаций за счёт использования оптического принципа управления (коммутации, выключения и т.д.). Принцип работы коммутационных интерференционных устройств основан на том, что геометрическое положение максимумов и минимумов стоячей световой волны, имеющей место в резонаторе Фабри-Перо, зависит также и от показателя преломления прозрачной среды п между его зеркалами. Следовательно, изменением значения п, что может происходить, например, под действием нелинейных оптических эффектов, можно в окрестности одной и той же пространственной координаты получать минимум или максимум стоячей волны. Из-за того, что для управления значением п потребуется сигнал, превосходящий по мощности информационный цифровой сигнал, с целью снижения негативного влияния других нелинейных эффектов, в частности, ВРМБ, предложено оптическую среду ИФП (смеситель) выполнить из нанокристаллического кварца. Способ получения наноструктуры, т.е. метод ИПД-обработки определяется требованиями к системе телекоммуникаций в эксплуатации, от чего зависит устойчивость наноструктуры к воздействию тех или иных факторов.

Разработана методика оценки уровня искажений цифрового сигнала действием дисперсионных и интерференционных эффектов. Оценка интерференционных искажений основана на представлении реального трапециидального сигнала модельным гармоническим с последующим определением амплитуд

высших гармонических составляющих по отношению к частоте сигнала Е (определяющейся битовой скоростью в сети). При таком подходе первая гармоника соответствует информационному сигналу. В ИФП с передаточной функцией

+ мп(5/)

П2я-к-п г

уля, - относительная добавляемая мощность

«&1-

где Р0 - мощность ^—

при передаче логической^единиЦЫ0пригамАлитудё' тока модуляции к - база ИФП,&х - индекс модуляции длины волны, t - время; амплитуда первой гармоники (т.е. амплитуда сигнала) определяется выражением:

(2)

и амплитуда второй гармоники, приводящей к значительному джиттеру в импульсном сигнале, имеет вид:

(3)

В (2) и (3) оЪпт - коэффициент пропускания зеркал ИФП, у - значение когерентности излучения, Ы] - индекс модуляции тока лазера, /0, I,, ]2 и 13 - функции Бесселя 1-го рода соответствующих порядков. Исследована функция отношения гармоник в зависимости от конструктивных параметров устройств и битовой скорости в сети. Для ДИФП аналогичные исследования проведены численно в связи с невозможностью получения аналитических зависимостей для а1 и а2. Гармоники выше первой не рассматривались ввиду существенного спадания их амплитуд с ростом номера.

Изучено влияние дисперсионных эффектов на качество проходящего информационного цифрового сигнала. Увеличение дисперсионного уширения импульсов в нелинейном интерферометрическом устройстве происходит из-за нелинейного набега фаз. Если представить напряжённость электромагнитного поля световой волны в виде , где - фаза колебаний, в линейном случае равная - мнимая единица, - круговая частота излучения (не путать с круговой частотой сигнала), - модуль волнового вектора излучения, распространяющегося вдоль координаты то с

учётом нелинейной составляющей Дф =пн -|£]2 -кц = -г можно за-

писать:

После разложения на тригонометрические составляющие в предположении о малом по отношению к справедливо следующее:

(5)

Спектральная плотность мощности сигнала (1), прошедшего нелинейный коммутационный элемент, определится как:

где нелинейное уширение частоты излучения представлено: Д0)ц = 2П = 2%|£|2 ■а)н «4пЛ, -еоц ■Iтах, % - коэффициент в разложении нелинейного показателя преломления при |Я|2 , - амплитудное значение интенсивности излучения, - частота входного излучения, Ж, и W2 - появляющиеся в результате нелинейного преломления боковые составляющие. Уширение спектра излучения снижает его когерентность, и увеличивает тем самым действие дисперсии.

Исследования показали, что в случае STM-64 использование многомодо-вого коммутационного устройства возможно только при небольших значениях коэффициента отражения - из-за значительного влияния дисперсии. Для телекоммуникационной системы с меньшей битовой скоростью, например, уровня STM-1, и одномодовым коммутатором, ограничением по р будут являться интерференционные искажения импульсного сигнала, связанные с изменением длины волны излучения полупроводникового лазера при модуляции оптического сигнала. Влияние таких нелинейных эффектов, как параметрическая генерация, многофотонное поглощение, нелинейное затухание и модуляционная неустойчивость, практически не оказывает негативного воздействия на импульсный сигнал в диапазоне длин волн 1...2 мкм при уровне входной мощности до нескольких ватт. Исследование влияния этих нелинейных эффектов на качество передаваемого цифрового сигнала приведены в главе 4.

Предложена методика обеспечения резервирования линейного тракта ВОСП с использованием полностью оптических интерференционных переключателей. В случае аварии линейного тракта между коммутаторами 1 и 2, рис. 3, линейным оборудованием на сетевом узле, где расположен источник управляющего излучения, вырабатывается сигнал по включению управляющего излучения. Подача последнего в оптическую среду 1-ю коммутатора пере-

страивает её показагель преломления, и перенаправляет как информационный поток, так и сигнал управления по резервному пути. К моменту достижения 2-го коммутатора, управляющий световой сигнал переключает и его оптическую среду, обеспечивая прохождение там до выхода информационного сигнала. Такая методика не требует дополнительного линейного канала и синхронизации коммутационных устройств, что позволяет упростить аппаратную часть системы телекоммуникаций, повысить надёжность её работы и снизить стоимость передаваемого информационного бита.

Рис 3 Иллюстрация характеризует суть методики обеспечения резервирования ли-

нейных сегментов

Проведена оценка значений показателей вероятности ошибки и вероятности безотказной работы сетевого сегмента, резервирование линейного тракта которого осуществляется по приведённой методике. Предложено вероятность ошибки сегмента, представленного на рис. 3, определять следующим образом:

РЁ^^ГЬ^Г+т^ЛО, (7)

где РЕнкнс определяется в соответствии с разработанной методикой оценки искажений цифрового сигнала (в нелинейном коммутаторе с нанокристалличе-ским смесителем - НКНС) действием дисперсионных, интерференционных и нелинейных эффектов, а РЕ(т10ь.,, Д/) определяется по известной методике нахождения вероятности ошибки при смещении переданной цифровой последовательности относительно «маски» приёмника; - время задержки или потери информационного сигнала, связанное с конечным временем переключения, тактовый интервал. Время зависит от размеров той области, в которой необходимо эффективно изменить показатель преломления. Так как детальная

проработка конструкции НКНС не производилась, оценка этого времени проведена исходя из предположения, что оно не превосходит время, в течение которого управляющее излучение «находится» в области нелинейного коммутационного устройства. Вероятность безотказной работы Q определялась в предположении о том, что перенаправляется сигнал служебной сетевой синхронизации, передаваемый по потоку Е1:

(8)

В (8) Ц5 — 6 /- точность синхронизации, / - частота синхросигнала, в - средняя девиация временного интервала. Величина оценивалась исходя из предположения, что погрешность длительности временного интервала в сети с НКНС возникает по причине влияния дисперсионных, интерференционных и нелинейных эффектов на цифровой сигнал. 9 = ^(тц,)2 + (г^ ) + Аг + (г,ои)

Здесь Тц) характеризует возможное время искажений длительности такта действием интерференционных эффектов, - действием дисперсионных эффектов, Д - действием нелинейной модуляционной неустойчивости, г!«,, - связано с конечным временем «перестройки» оптической среды в НКНС.

Предложен способ подключения НКНС к ВОСП, предполагающий совместную передачу на небольшие расстояния (до 3.5 км) информационного и управляющего сигналов по одномодовому световоду. При этом не имеет принципиального значения номер информационного световодного канала, по которому организована такая совместная передача, рис. 4. Этот номер канала, а соответственно, и номер узла, откуда ведётся управление, определяется архитектурой сети. В диссертации рассмотрен пример использования НКНС для обеспечения резервирования коротких сегментов оптоволоконного тракта на сети ОАО «Башкирэнерго» в городской зоне.

С учетом изученных искажающих факторов построены графические зависимости вероятности ошибок РЕ (рис 5) и вероятности безотказной работы 2 (рис. 6) на сетевых сегментах с НКНС. Приведено сравнение с полученными в эксплуатации аналогичными параметрами. На рисунках позиция 3 соответствует сегменту ЦЭС - Насосная-4 (1.5 км), 4 - ТЭЦ-1 - Тепловые сети (2 4 км), 5 -ГТС-64 - Тепловые сети (3 6 км)

Четвёртая глава посвящена теоретическому изучению возможности повышения оптической мощности входного группового информационного сигнала до уровня 0.5 Вт в одномодовой направляющей структуре. Предполагалось, что сигнал содержит как временное, так и волновое уплотнение Изучено действие: нелинейного затухания и преломления, модуляционной неустойчивости и параметрических процессов. Перечисленная методика состоит, во-первых, в определении уровня искажений импульсного сигнала при входной мощности Рвх = 0.5 Вт, во-вторых, в определении пороговых значений мощности, при которой искажения сигнала окажутся существенными и превысят установленные нормативно-технической документацией значения.

Рис 5 Графики вероятности ошибки в зависимости от длины резервного сегмента, полученные теоретически (1 и 2), и экспериментально путем измерений (3, 4 и 5) Кривая 1 соответствуют случаю применения многомодового НКНС, 2 - одно-модового НКНС

Об 1.0 И 2.0 25 30 3! 40

Длина резерв сегм, км

--- Рис 6 Графики вероятности безотказной работы в

зависимости длины резервного сегмента, полученные теоретически (1 и 2), и экспериментально путем измерений (3, 4 и 5) Кривая 1 соответствуют случаю применения многомодового НКНС, 2 -одномодового НКНС

20 2.9 30 35 40 Длина резерв, сети., км

Показано, что действие нелинейного затухания, приводящего как к возможному уменьшению оптических потерь при насыщении, так и к его увеличению из-за многофотонного резонансного поглощения, незначительно в силу малого значения рассматриваемой интенсивности. В результате действия нели-

нейного преломления, приводящего к дополнительному набегу фазы световой волны, появляется задержка в приеме цифровой последовательности. Расчёт показал, что на сегменте длиной 10 км задержка равна одной десятой длительности бита синхронного модуля 8ТМ-256, что устраняется средствами телекоммуникаций. Порог самофокусировки не достигается на рассматриваемых мощностях. В результате действия модуляционной неустойчивости появляется джиттер в цифровом сигнале, приводящий к увеличению вероятности ошибки. Оценка значения последней произведена по известной методике, характеризующей РЕ в цифровом сигнале, имеющем сдвиг относительно «маски» приёмника, который возникает в результате значительного джиттера или рассинхро-низации. График вероятности ошибки для сигналов с позиционно-импульсной модуляцией представлен на рис. 7. Оценка возможности паразитной параметрической генерации гармоник, проводимая вследствие того, что реально эксплуатируемые световоды обладают оптической анизотропией (из-за деформации, и т.д.) показала, что пороги генерации даже при полном волновом синхронизме составляют величину порядок 37...54 Вт в зависимости от ширины спектра сигнала, что превосходит исследуемое значение 10 Вт. С учётом реального малого синхронизма волн в световодах параметрическими процессами следует пренебречь.

Рис. 7. Зависимость вероятности ошибки считывания бита от мощности входного сигнала при действии модуляционной неустойчивости.

Так в результате оценки влияния нелинейных оптических эффектов на качество передаваемого цифрового сигнала повышенной мощности выявлено, что наиболее значимым искажающим фактором является модуляционная неустойчивость. Данный эффект при входной мощности в пределах 0.4...0.5 Вт ограничивает скорость передачи до уровня синхронного модуля 8ТМ-256.

В пятой главе представлены результаты исследования линейного затухания прозрачного наноструктурного кварца. Методика исследования оптических свойств состояла из двух этапов: изучение линейных оптических свойств, и в случае выявления каких-либо отличий в них по отношению к крупнозернистому кварцу, предполагалось изучение нелинейных оптических свойств. В видимом и

инфракрасном диапазоне изучен спектр поглощения ИКВД-образцов. Выявлено отличие в резонансах поглощения в областях 670 нм и 1490 нм. Известный резонанс в высокочастотной области не наблюдался, в то время как был обнаружен резонанс в низкочастотной области. Наблюдалось также уширение (по среднему уровню в пределах 10... 12 %) и увеличение амплитуды (на 3...4 %) резонансов поглощения. Проведено сравнение со спектром поглощения таких же недеформированных образцов. В целом можно сказать об увеличении оптического затухания в мелкозернистых стёклах по отношению к крупнозернистым. На рис. 8 представлена относительная характеристика ослабления СС , по- агс*

лученная из соотношения. Полученный результат согласуется с из-

а«гдеф

вестным в отношении изменения спектральных характеристик непрозрачных полупроводниковых керамических материалов в отношении изменения спектра люминесцентного свечения.

20. а- «Л

500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1100 1500 1600 1700 1800

X . !Ш

Рис 8 Относительная характеристика ИКВД-образцов

Предложена схема экспериментального изучения ВРМБ. Сделана теоретическая оценка коэффициента отражения от образца длиной l0 на базе использования зависимости 2ял-—= С показателя преломления п(ц} от плотности сре-дц

ды ц. В предположении о том, что элементарный коэффициент отражения, вызванный действием ВРМБ каждого элементарного круга поперек пути светового пучка толщиной dx с показателем преломления, отличающимся в разные стороны на величину Дп от среднего значения п, имеет вид:

¿р _ ("о + Д") ~ К ~ Д") _ Д" , и на протяжении длины всего образца коэффициент (л0 + Ди) + (л0-Ли) л0

отражения может быть записан:

*ц>

Рврмб('О) ---I

"о „Г 1=0

В (9) £ - коэффициент электрострикции, - скорость звуковой волны, Ррищ -оптическая мощность входного излучения, С!^ и Л - круговая частота и длина волны акустической волны, - динамическая вязкость среды, г0 - радиус образца.

В заключении изложены основные результаты диссертационной работы. В приложении представлены документы, подтверждающие применение результатов работы в учебном процессе в Уфимском государственном авиационном техническом университете в виде методик расчета параметров компонентов волоконно-оптических систем передач и уровня искажений сигнала при использовании этих устройств на сети. А так же применение результатов работы в ОКР при создании интерференционных устройств - в виде инженерного подхода к построению двухрезонатороного интерферометра на предприятии ОАО «Супертел», г. Санкт-Петербург.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Разработан подход, позволяющий создавать волоконно-оптические устройства коммутации, который в отличие от известных основан на управлении нелинейными оптическими свойствами нанокристаллического прозрачного кварца, обеспечивающий возможность повышения пропускной способности телекоммуникационной системы.

2. Разработана методика теоретической оценки искажений цифрового сигнала на основе учёта дисперсионных и интерференционных эффектов, позволяющая прогнозировать значение вероятности битовой ошибки в зависимости от параметров телекоммуникационной системы - битовой скорости и протяжённости линейных сегментов.

3. Разработана методика обеспечения резервирования на сегменте системы телекоммуникаций, которая основана на применении полностью оптических коммутационных устройств, позволяющая повысить надёжность сети. Методика позволяет также оценить вероятности битовой ошибки и безотказной работы сегмента. В отличие от известных подходов к резервированию, не требуется дополнительный линейный канал и синхронизация работы коммутаторов.

4. Разработана методика теоретической оценки искажений сигнала, которая в отличие от известных базируется на учёте влияния нелинейных оптических эффектов на уплотнённый WDM-сигнал, позволяющая анализировать возможные нелинейные искажения в нём при увеличении интенсивности излучения в одномодовой нанокристаллической направляющей структуре.

5. Предложен способ подключения новых волоконно-оптических устройств коммутации к линии связи, позволяющий перейти к полностью оптическим телекоммуникационным системам, который в отличие от известных предполагает совместную передачу информационного и управляющего сигналов по одномодовому световоду. Данный способ открывает перспективы создания адаптивных оптических систем передачи.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Султанов А.Х., Канаков В.И., Виноградова И.Л. Результаты исследований нелинейных преломления, затухания и параметрических процессов в мелкозернистых прозрачных образцах. // SPIE: Vol. 4589, 2004, р р. 730 - 742. - (англ.).

2. Султанов А.Х., Шарифгалиев ИА., Канаков В.И., Виноградова И.Л. Исследование влияния нелинейных оптических эффектов в мелкозернистых стёклах на передаваемый импульсный сигнал. // Вестник УГАТУ, - № 1, 2004, с. 24-31.

3. Султанов А.Х., Канаков В.И., Виноградова И.Л. Программа расчёта амплитуды выходного сигнала волоконно-оптического телекоммуникационного устройства. Рег. № 50200400159. Информационный бюллетень ВНТИЦ, Алгоритмы и программы, - № 1, 2004. - РТО 7 с. ISSN 0320-0884.

4. Султанов А. X., Канаков В.И. Об искажениях импульсного сигнала в нелинейном многолучевом устройстве. // УГАТУ. - Уфа, 2004. - 31 с: ил. -Библиогр.: 19 назв. - Рус. - Деп. в ВИНИТИ 09.01.04 № 26-В2004. УДК 681.128.56.

5. Султанов А.Х., Канаков В.И. Принцип построения перспективных волоконно-оптических компонентов для передачи дискретных сообщений. // 58-я Научная сессия, посвященная дню радио: Сб. докладов Международной науч.-техн. конф. - Москва, Российское НТОРЭС, Т.2, 2003,-с. 130-132.

6. Султанов А.Х., Канаков В.И., Виноградова И.Л. Методика экспериментального изучения возможности построения компонентов волоконно-оптических систем передач на основе деформированных стёкол. // Радиолокация, навигация, связь: Сб. докладов Международной науч. - техн. конф. RLNC2003. - Воронеж, НПФ "Саквоее, 2003, - с. 1159 - 1167.

7. Султанов А.Х., Усманов Р.Г., Шарифгалиев И.А., Канаков В.И. Результаты экспериментального исследования прозрачных образцов для синхронных

волоконно-оптических телекоммуникаций. // SCI-2003: Proceedings of 7th World multiconference on systemics, cybernetics and informatics. - Orlando, Florida, Sheraton World Resort, 2003, -1552-1557 p.p.

8. Султанов А.Х., Канаков В.И., Виноградова И.Л. Опыт построения волоконно-оптических линий передач для систем телекоммуникаций предприятий топливно-энергетического комплекса // ВКСС, - № 2, 2003. - с. 44 -

9. Султанов А.Х., Канаков В.И., Виноградова И.Л. Нелинейные оптические эффекты в волоконно-оптических компонентах, построенных на основе деформированных стёкол. // Инфокоммуникационные технологии, - № 2, 2003.-с. 47-52.

10. Султанов А.Х., Канаков В.И., Виноградова И.Л. О результатах исследования спектра поглощения деформированных стёкол с целью использования их в перспективных информационных технологиях. // Вычислительная техника и новые информационные технологии: Межвузовск. научн. сб. -Уфа, Мин. общ. и ср. образ. РФ, УГАТУ, 2003, - с. 35 - 42.

11. Канаков В.И. Компоненты волоконно-оптических систем телекоммуникаций на основе наноструктурных материалов. // Проблемы техники и технологии телекоммуникаций: Сб. докладов Четвёртой международной на-учн.-техн. конф. - Уфа, УГАТУ, 2003, - с. 34 - 38.

50.

КАНАКОВ Владимир Иванович

РАЗРАБОТКА МЕТОДИК ПОСТРОЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ НАНОСТРУКТУРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Специальность 05.13.13-Телекоммуникационные системы и

компьютерные сети

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано к печати 09.11.2004 г. Формат 60x84 716. Бумага офсетная. Печать плоская. Гарнитура Таймс. Усл. печ. л. 1,0. Усл. кр.-отт. 0,9. Уч.-изд. л. 0,9. Тираж 100 экз. Заказ №612.

Уфимский государственный авиационный технический университет Центр оперативной полиграфии Республики Башкортостан, 450000, Уфа-центр, ул. К. Маркса, 12

»--230

Таблица используемых сокращений.

Введение.

Глава 1. Анализ современного состояния волоконно-оптических систем телекоммуникаций.

1.1. Многоканальные волоконно-оптические системы передачи. Методы уплотнения и передачи информационных потоков.

1.2. Волоконно-оптические компоненты управления информационным потоком для систем оптических телекоммуникаций.

1.3. Основные причины искажения информационного оптического сигнала.

1.4. Пути совершенствования компонентов ВОСП. Постановка задачи исследований.

1.5. Выводы к главе I.

Глава 2. Формирование наноструктурных оптических образцов для компонентов устройств систем телекоммуникаций

2.1. Анализ методов формирования наноструктурных образцов на базе хрупкого материала.

2.2. Анализ оптических свойств керамических наноструктурных образцов.

2.3. Формирование наноструктурных оптических образцов методами интенсивной пластической деформации.

2.4. Методика получения прозрачных компонентов для волоконно-оптических телекоммуникационных устройств управления.

2.5. Выводы к главе II.

Глава 3. Моделирование перспективных волоконно-оптических компонентов управления для систем оптических телекоммуникаций.

3.1. Подход к созданию волоконно-оптических компонентов управления с пониженным действием нелинейных оптических эффектов.

3.2. Моделирование уровня интерференционных искажений импульсного сигнала.

3.3. Влияние дисперсионных эффектов в цифровом канале передачи на качество передаваемого сигнала.

3.4. Методика обеспечения резервирования на сегменте системы телекоммуникаций с применением нелинейных коммутационных устройств.

3.5. Оценка значений показателей надёжности и помехоустойчивости сетевого сегмента с применением нелинейных коммутационных волоконно-оптических устройств

3.6. Выводы к главе III.

Глава 4. Аналитическое моделирование проявления нелинейных оптических эффектов в наноструктурных компонентах.

4.1. Оценка влияния нелинейного затухания.

4.2. Оценка влияния нелинейного преломления и порога самофокусировки.

4.3. Оценка влияния модуляционной неустойчивости на синхронный оптический сигнал.

4.4. Влияние параметрических процессов на синхронный оптический сигнал.

4.5. Выводы к главе IV.

Глава 5. Исследование оптических свойств прозрачных наноструктурных образцов с целью применения их для компонентов устройств систем телекоммуникаций.

5.1. Методика проведения экспериментальных исследований по выявлению новых свойств прозрачного наноструктурного материала.

5.2. Результаты исследования линейных оптических свойств.

5.3. Оценка коэффициента отражения в случае вынужденного рассеяния Манделыптама-Бриллюэна.

5.4. Подход к экспериментальному исследованию вынужденного рассеяния Мандельпггама-Бриллюэна.

5.5. Выводы к главе V.

Наметившаяся в последние 10 лет тенденция развития современных систем телекоммуникаций связана с широкомасштабным внедрением оптических технологий для передачи сообщений. Это с одной стороны является следствием стремительного развития волоконной и интегрально-оптической техники, с другой стороны - продиктовано требованиями информационных технологий, машиностроения и всеми областями, где используются телекоммуникации и выставляются требования как по увеличению информационной ёмкости канала, скорости обработки сообщений, так и по надёжности системы связи. Решение задач телекоммуникаций на базе электронных компонентов не только ограничивает быстродействие системы в целом, но в ряде случаев требует дополнительной инженерной проработки для обеспечения надёжности и отказоустойчивости элементов системы. Последнее связано с внедрением систем телекоммуникаций на промышленных предприятиях с повышенным уровнем воздействующих факторов, в том числе предприятиях топливно-энергетического комплекса (ТЭК), объектах военного и специального назначения и т.д. На таких сетях с одной стороны характерно значительное влияние внешних воздействий - электромагнитных помех (от работающих промышленных агрегатов, высоковольтных линий электропередач), фоновых излучений, широкополосной вибрации, температурных флуктуаций и связанных с ними возмущений и т.д., с другой стороны к каждому элементу системы (активной преобразующей аппаратуре, узлам управления световыми потоками на базе электрических или магнитных потенциалов, их электрическим блокам питания, электрическим проводам и разъёмам) предъявляются требования по обеспечению соответствующего уровня пожаровзрывобезопасности в соответствии с действующими стандартами [1] в зависимости от требований производства.

Новые технические задачи, поставленные промышленностью перед системами телекоммуникаций по увеличению скорости, объемов передаваемой информации, её достоверности и надёжности, расширению областей технических приложений, приводят к необходимости пересмотра фундаментальных принципов не только проектирования, управления и контроля объектов систем связи, но и физических принципов построения их компонентов. Перспективным является направление на создание полностью оптических транспортных сетей (AON-сетей, [2]), в функционировании которых главную роль при коммутации, мультиплексировании, фильтрации, перегруппировании, ретрансляции играют не электронные (оптоэлектронные), а полностью оптические технологии и компоненты. Сегодня ведущие фирмы-производители телекоммуникационного оборудования предлагают образцы оптических компонентов управления световыми потоками. Как правило, это WDM (DWDM) мультиплексоры, волоконно-оптические усилители, фильтры, коммутаторы и т.д. Здесь следует провести разграничение между полностью оптическими AON-компонентами и компонентами, в которых управление световым информационным потоком осуществляется действием электрических, магнитных потенциалов (электрооптические эффекты Керра, Поккельса, Фарадея [3] и т.д.), т.е. такими, в которых конструктивно заложено наличие электронных функциональных узлов. Например, работа WDM-мультиплексоров основана на дифракционном разделении световых волн разных длин [2, 3], следовательно, эти устройства не требуют дополнительного использования электроники в отличие от моделей переменных аттенюаторов, в которых затухание регулируется путём изменения величины воздушного зазора при помощи пьезоэлектрика, или оптических изоляторов, использующих эффект магнитного вращения плоскости поляризации проходящей световой волны. Другой широко распространённый, по-сути ключевой элемент в технологии полностью оптических сетей -волоконно-оптический усилитель (световод, легированный эрбием - EDFA), используемый для усиления до уровня порядка 1 мВт слабого информационного сигнала в третьем окне прозрачности [2] 1530. 1560 нм при накачке мощным излучением (« 100 мВт) на более короткой длине волны. На сегодняшний день усилитель применяется в известной схеме включения, когда лазер накачки располагается в непосредственной близости от EDFA. Такой способ включения требует подведения электропитания для лазера накачки в зону усиления, что в ряде технических приложений приводит к существенному усложнению и удорожанию системы телекоммуникаций, тем самым практически сводя на нет достоинства новой технологии усиления без использования электронных усилителей-регенераторов.

Практически не решены такие задачи, как разработка «управляемых» коэффициентов отражения и преломления, на базе которых можно было бы получить новые полностью оптические компоненты управления - многоканальные разветвители, фильтры, преобразователи физических величин, оптические бистабильные нелинейные элементы и т.д. В последних создание нелинейного режима (значимой нелинейной поправки к показателю преломления материала) является основой их работы - обеспечения бистабильного режима прохождения для информационного оптического потока [4] без появления негативных факторов, связанных с другими нелинейными эффектами. Но при мощности излучения, обеспечивающей требуемый нелинейный режим, появляется значительное паразитное рассеяние на гиперзвуковой волне (эффект вынужденного рассеяния Мандельштама-Бриллюэна [5] - ВРМБ). Следовательно, уменьшение влияния ВРМБ приведёт к заметному положительному эффекту, что в свою очередь, возможно, позволит осуществить реализацию новых функций управления световыми потоками и упростить технологию передачи сигналов.

Следовательно, разработка принципов конструкций и проведение математического моделирования перспективных оптических компонентов, предназначенных для использования в AON-сетях (в том числе для эксплуатации в нестандартных условиях) преимущественно без использования управляющих электронных компонентов, является актуальной технической задачей. Здесь следует отметить, что естественный путь совершенствования оптических компонентов, опирающийся на достижения в области технологии изготовления практически уже исчерпан. Например, в световодах из кварцевого стекла невозможно получить потери много меньше 0.1 дБ/км [2]. Поэтому наряду с совершенствованием применяемых технологий необходимо искать принципиально новые подходы повышения эффективности, качества и выявления ранее не известных свойств оптических компонентов, в том числе за счет принципиального изменения свойств самого вещества. Диссертация посвящена разработке новых математических моделей, методик расчёта и моделей конструкций компонентов для волоконно-оптических синхронных сетей.

Основные результаты диссертационной работы получены с использованием положений теории физической, геометрической оптики, дифференциального и интегрального исчисления. Применены методы математического моделирования, в том числе компьютерного. Проведены натурные эксперименты на созданном научно-исследовательском стенде.

Научная новизна работы заключается в следующем:

•Разработке подхода к созданию волоконно-оптических устройств коммутации для систем телекоммуникаций. •Теоретическом анализе искажений цифрового сигнала действием дисперсионных и интерференционных эффектов в цифровом канале передачи. •Разработке методики повышения надёжности сегмента системы телекоммуникаций, резервирование линейного тракта которого достигается с использованием предложенных устройств. •Теоретическом анализе уровня искажений сигнала действием нелинейных оптических эффектов со стороны управляющего излучения в одномодовой направляющей структуре.

Практическая ценность. Разработка подхода к созданию волоконно-оптических устройств коммутации оптических потоков, способа их использования в телекоммуникационной системе и методики обеспечения резервирования позволяет уменьшить искажение информационного сигнала, тем самым повысить надёжность системы телекоммуникаций и её пропускную способность.

Новые научные результаты, выносимые на защиту:

Подход к созданию волоконно-оптических устройств коммутации на основе управления нелинейными оптическими свойствами нанокристалличе-ского прозрачного кварца, позволяющий повысить пропускную способность телекоммуникационной системы.

Методика теоретической оценки искажений цифрового сигнала на основе учёта дисперсионных и интерференционных эффектов в цифровом канале передачи, позволяющая прогнозировать значение вероятности битовой ошибки в зависимости от параметров телекоммуникационной системы.

Методика обеспечения резервирования на сегменте системы телекоммуникаций на основе применения полностью оптических коммутационных устройств, позволяющая повысить надёжность сети и оценить вероятность безотказной её работы.

Методика теоретической оценки искажений сигнала на основе учёта влияния нелинейных оптических эффектов со стороны управляющего излучения, позволяющая анализировать возможные его нелинейные искажения при увеличении интенсивности излучения в одномодовой направляющей структуре. Способ подключения волоконно-оптических устройств коммутации к линии связи, предполагающий совместное подведение к ним цифрового информационного и управляющего сигналов, позволяющий удалить электрические компоненты из зоны управления.

Основные результаты диссертационной работы были доложены на:

IX Международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь - RLNC'2003» г. Воронеж, 2003; LVIII Всероссийской научной сессии, посвященной дню радио, г. Москва, 2003; Седьмой международной конференции «Системы, Кибернетика и информатика - SCI-2003», г. Орландо, штат Флорида, США, 2003; Четвёртой международной научно-технической конференции «Проблемы техники и технологии телекоммуникаций», г. Уфа, 2003; а также на семинарах кафедры «Телекоммуникационные системы» УГАТУ. По материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ, 4 доклада в сборниках трудов конференций, получено регистрационное свидетельство программного обеспечения, список которых приведен в конце автореферата.

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, библиографии и приложения.

Основные результаты работы заключаются в следующем:

1. Разработан подход, позволяющий создавать волоконно-оптические устройства коммутации, который в отличие от известных основан на управлении нелинейными оптическими свойствами нанокристаллического прозрачного кварца, обеспечивающий возможность повышения пропускной способности телекоммуникационной системы.

2. Разработана методика теоретической оценки искажений цифрового сигнала на основе учёта дисперсионных и интерференционных эффектов, позволяющая прогнозировать значение вероятности битовой ошибки в зависимости от параметров телекоммуникационной системы - битовой скорости и протяжённости линейных сегментов.

3. Разработана методика обеспечения резервирования на сегменте системы телекоммуникаций, которая основана на применении полностью оптических коммутационных устройств, позволяющая повысить надёжность сети. Методика позволяет также оценить вероятности битовой ошибки и безотказной работы сегмента. В отличие от известных подходов к резервированию, не требуется дополнительный линейный канал и синхронизация работы коммутаторов.

4. Разработана методика теоретической оценки искажений сигнала, которая в отличие от известных базируется на учёте влияния нелинейных оптических эффектов на уплотнённый WDM-сигнал, позволяющая анализировать возможные нелинейные искажения в нём при увеличении интенсивности излучения в одномодовой нанокристаллической направляющей структуре.

5. Предложен способ подключения новых волоконно-оптических устройств коммутации к линии связи, позволяющий перейти к полностью оптическим телекоммуникационным системам, который в отличие от известных предполагает совместную передачу информационного и управляющего сигналов по одномодовому световоду. Данный способ открывает перспективы создания адаптивных оптических систем передачи.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполненного исследования изучена возможность получения прозрачных объёмных нанокристаллических образцов и применения их в системах телекоммуникаций.

Выбор применения таких материалов был основан поставленной научно-технической задачей - получить новые физические свойства с целью уменьшения действия нелинейных оптических эффектов. В связи с широкомасштабным внедрением ВОСП с подключением новых сегментов к уже действующему оборудованию и т.д., сегодня является актуальной задача повышения пропускной способности сети - посредством увеличения битовой скорости, либо увеличения допустимой суммарной интенсивности в WDM-системах. Одновременно ставится задача обеспечения гибкости сети, или эффективной маршрутизации потоков - желательно без использования электронных и электрических компонентов на сети. Всё это приводит к необходимости широкомасштабного использования различных компонентов управления. Однако последние обладают двумя существенными недостатками: требуют применения электронных сигналов, и ограничивают суммарную интенсивность излучения - из-за паразитного действия ВРМБ.

В случае применения нанокристаллического материала появляется возможность уменьшить действие ВРМБ, тем самым снизить искажения в системе передачи. Такие свойства наноструктурных материалов, как повышенная твёрдость и одновременно пластичность позволяют уменьшить действие ВРМБ из-за снижения порога акустической волны и её последующего демпфирования. Это позволяет увеличить суммарную оптическую мощность в оптоволоконной структуре. Кроме этого, использование эффекта зависимости условий распространения излучения от значений оптических параметров среды, зависящих в свою очередь от интенсивности светового излучения, позволяет осуществлять переключение (перенаправление) информационных потоков без электронных сигналов. В частности, увеличение интенсивности управляющего излучения может обеспечивать нелинейное изменение коэффициента преломления смесителя в устройстве, тем самым приводить к дополнительному изменению фазового набега лучей в интерферометре.

По завершению работы над диссертацией предполагается продолжить научно-исследовательскую деятельность в области построения и доводки инженерных методик получения новых устройств для ВОСП и способов их применения в телекоммуникационных системах. Ставится задача исследования возможности применения других прозрачных материалов кроме изученного для обработки их деформацией с получением нанокристаллической структуры.

1. Правила устройства электроустановок. Шестое издание с изм. и доп., принятыми Главгосэнергонадзором РФ. С.-Петербург: изд-во «Деан», 2000.926 с.

2. Убайдуллаев P.P. Волоконно-оптические сети. М.: Изд-во ЭКО-ТРЕНДЗ, 2000. - 267 с.

3. Матвеев А.Н. Оптика: Учеб.пособие для физ.спец. вузов. М.: Высшая школа, 1985.-351 с.

4. Гиббс X. Оптическая бистабильность. Управление светом с помощью света: Пер. с англ. М.: Мир, 1988. - 520 с.

5. Ярив А.В. Квантовая электроника и нелинейная оптика. Пер. с англ. под ред. О.Г. Вендика, Я.И. Ханина. М.:Советское радио, 1973. - 456с.

6. Волоконно-оптическая техника: история, достижения, перспективы / Сборник статей под ред. Дмитриева С. А., Слепова Н. Н. М.: Издательство «Connect», 2000. - 376 с.

7. Теория электрической связи / А. Г. Зюко, Д. Д. Кловский, В.И. Коржик, М.В. Назаров; Под ред. Д.Д. Кловского. М.: Радио и связь,1998. - 432 с.

8. Алексеев Е.Б. Особенности технической эксплуатации волоконно-оптических систем передачи и сетей синхронной цифровой иерархии. Учебное пособие. М.: ИПК при МТУСИ, 1999 г. - 183 с.

9. Снайдер А., Лав Дж. Теория оптических волноводов: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1987. - 656 с.

10. А.с. 1760494 СССР, МКИ5 G 02 В 6 / 28. Волоконно-оптический разветвитель / Р.А. Тухватуллин, И.Л. Виноградова, Л.Е. Виноградова. Заявлено 04.01.1990; Опубл. 07.09.1992, Бюл. № 33.

11. А.с. 1296981 СССР, МКИ5 G 02 В 6 / 28. Разветвитель оптических сигналов / Р.А. Тухватуллин, С.П. Ржевский. Заявлено 01.12.1984; Опубл. 23.11.1987, Бюл. № 10.

12. А.с. 1697035 СССР, МКИ5 G 02 В 6 / 28. Волоконно-оптический разветвитель / Р.А. Тухватуллин, Л.Е. Виноградова, И.Л. Виноградова, С.П. Ржевский. Заявлено 05.07.1989; Опубл. 04.12.1991, Бюл. № 45.

13. Скоков И. В. Многолучевые интерферометры в измерительной технике. -М.: Машиностроение, 1989. 256 с.

14. Султанов А.Х., Усманов Р.Г., Виноградова И.Л. Фильтр для сетей плотного волнового мультиплексирования на основе двухрезонаторного интерферометра Фабри-Перо. // Датчики и системы, № 7, 2002. - с. 10-18.

15. Квантовая электроника. Маленькая энциклопедия. Отв. Ред. М. Е. Жабо-тинский. М.: Сов. Энциклопедия, 1969. - 432 с.

16. Иванов А.Б. Волоконная оптика: компоненты, системы передачи, измерения. М.: Компания Сайрус-Системс, 1999. - 670 с.

17. Валиев Р.З., Александров И.В. Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией. М.: Издательство «Логос», 2000.-346с.

18. Епифанов Г.И. Физика твёрдого тела. М.: Высшая школа, 1965. - 274 с.

19. Ачеркан Н.С. Справочник металлиста. М.: Машиностроение, 1965. -1008 с.

20. Siegel R.W., Fougere G.E. Mechanical properties of nanophase metals. Nanostructured materials, 1995, v.6, N 1-4, p.205-216.

21. Hayashi K., Eto H. Pressure sintering of iron, cobalt, nickel and copper ultrafine powders and the crystal grain size and hardness of the compacts. Materials Transactions, 1989, v. 30, №11, p. 925-931.

22. R.S. Averback, H.J. Hofler, H. Hahn and J.C.Logas. Sintering and grain grows in nanocrystalline ceramics. Nanostructured Materials, 1992, v.l,p. 173 -178.

23. Klabunde K.J., Stark J.V., Koper O, Mohs C., Khaleel A., Glavee G., Zhang D., Sorensen C.M., Hadjipanayis G.C. Chemical synthesis of nanophase materials, -Nanophase materials. Ed. by Hadjipanayis G.C. and Siegel R.W., 1994, p. 1-19.

24. Валиев P.3., Корзников A.B., Мулюков P.P. Структура и свойства металлических материалов с субмикрокристаллической структурой, ФММ, 1992, №4, с.70-81.

25. Ultrafine grained materials produced by severe plastic deformation. Spesial issue. Ed. by R.Z. Valiev. Annales de Chimie Science des Materiaux, 1996, V.21, p.369-520.

26. Alexandrov I.V., Zhang K., Kilmametov A.R., Lu K., Valiev R.Z. The X-ray characterization of the ultrafine-grained Cu processed by defferent methods of severe plastic deformation, Mater.Sci.Eng., 1997, V.A 234-236, p.331-334.

27. Eastman J. A. and Fitzsimmons M. R., On the two-state microstructure of nanocrystalline chromium, J. Appl. Phys., 1995, 77, p.522-527.

28. Eastman J. A. and Fitzsimmons M. R., On the two-state microstructure of nanocrystalline chromium, J. Appl. Phys., 1995, 77, p.522-527.

29. Lian J., Valiev R. Z. and Baudelet В., On the enhanced grain growth in ultrafine grained metals. Acta Metall. Mater., 1995, 43, 11, p.4165-4170.

30. R.K. Islamgaliev, F. Chmelik, R. Kuzel. Thermal structure changes of ultrafine grained copper and nickel Mat.Sci.Eng., 1997, A234-236, p.335-338.

31. A. Tschope, R. Birringer, H. Gleiter. Calorimetric measurements of the thermal relaxation in nanocrystalline platinum. J. Appl. Phys., 1992, 71, N 11, p.5391-5394.

32. R.Birringer, H.Gleiter. Nanocrystalline Materials, in Encyclopedia of Mater. Sci. and Eng. Oxford, Pergamon Press, 1988, 1, p.339.

33. Ultrafine grained materials produced by severe plastic deformation. Spesial issue. Ed. by R.Z.Valiev. Annales de Chimie Science des Materiaux, 1996, 21, p.369-520.

34. Gabay A.M., Popov A.G., Gaviko V.S., Belozerov Ye.V., Yermolenko A.S., Shchegoleva N.N. Investigation of phase composition and remanence enhancement in rapidly quenched Nd9(Fe,Co)85B6 alloys. -JALCOM. 1996,237, p. 101107.

35. M.Furukawa, Z.Horita, M Nemoto, R.Z.Valiev, T.G.Langdon. Microhardness measurements and the Hall-Petch relationship in Al-Mg alloy with submicrmeter grain size. Acta mater., 1996, 11, 4619-4629.

36. C.C. Koch, Y.S. Cho. Nanocrystals by high energy ball milling. Nanostr. Mater., 1992,1, p. 207-212.

37. Дж.Хирт, И.Лоте. Теория дислокаций. М.: Атомиздат, 1972. 600с.

38. Yu.Milman, B.A.Galanov, S.I.Chugunova. Plasticity characteristic obtained through hardness measuremants. Acta metal.mater. 1993,41, p.2523-2532.

39. O.V. Mishin, V.Yu. Gertsman, R.Z. Valiev, G.Gottstein. Grain boundary distribution and texture in ultrafme-grained copper produced by severe plastic deformation. Scripta Mater. 1996, 35, p.873-878.

40. Султанов A.X., Виноградова И.Л. Построение современных компонентов волоконно-оптических систем передач на основе деформированных стёкол.

41. Распознавание-2001: Сб. докладов 5-ой Международной науч. техн. конф. - Курск, 2001, - с. 148 - 149.

42. Дель Г.Д. Определение напряжений в пластической области по распределению твердости. М., «Машиностроение», 1971. - 199 с.

43. Чайлдс У. Физические постоянные: справ, пособие для студ. ВУЗов. М., «Гос. издат. Физ.-Мат. лит.», 1982. - 362 с.

44. Султанов А.Х., Усманов Р.Г., Виноградова И.Л. Сегмент системы передачи с усилителем EDFA. // Датчики и системы, № 11, 2002. - с. 18-22.

45. Султанов А. X., Канаков В.И., Виноградова И. Л. Нелинейные оптические эффекты в волоконно-оптических компонентах, построенных на основе деформированных стёкол. // Инфокоммуникационные технологии, № 2, 2003.-с. 46-54.

46. ОСТ 45.104-97. Стыки оптические систем передачи синхронной цифровой иерархии. Стандарт отрасли. М.: ЦНТИ "Информсвязь". 1997. - 27 с.

47. Сурков Ю.П. Нормы на электрические параметры цифровых каналов и трактов магистральных и внутризоновых первичных сетей. Под общей ред. Москвитина В.Д. М.: Резонанс, 1996. 106 с. Введены в действие Приказом № 92 от 10.08.96 Министерства связи РФ.

48. Гауэр Дж. Оптические системы связи: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1989.- 504 с.

49. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике для инженеров и студентов ВУЗов. М.: Наука, 1989. - 848 с.

50. Sultanov А.Н., Kanakov V.I., Vinogradova I.L. Outcomes of nonlinear refraction, damping and parametrical processes experimental researches in fine-grained transparent samples. // SPIE: Vol. 4589,2004, p.p. 730 742.

51. Agrawal G.P. Nonlinear fiber optics. Boston: Academic Press, 2001. - p. 466.

52. Бакланов И.Г. ИКМ/PDH/SDH/ATM: технология и практика измерений. -М.: Изд-во ЭКО-ТРЕНДЗ, 2001. 348 с.

53. Гальярди Р. М., Карп Ш. Оптическая связь: Пер. с англ. /Под ред. А.Г. Шереметьева. М.: Связь, 1978. - 424 с.

54. Г. Корн, Т. Корн Справочник по математике М.: Наука, 1974. - 831 с.

55. А.с. 1296981 СССР, МКИ5 G 02 В 6 / 28. Разветвитель оптических сигналов / Р.А. Тухватуллин, С.П. Ржевский. Заявлено 01.12.1984; Опубл. 23.11.1987, Бюл.№ 10.

56. Виноградова И.Л., Султанов А.Х. Статистический подход к описанию интерферометров Фабри-Перо как элементов многолучевой интерференции в линиях связи. Радиотехника, № 1, 2000. с. 45 - 49.

57. Султанов А. X., Усманов Р.Г., Виноградова И. Л. Фильтр для сетей плотного волнового мультиплексирования на основе двухрезонаторного интерферометра Фабри-Перо. // Датчики и системы, № 7, 2002. - с. 10 - 18.

58. Канаков В.И. Компоненты волоконно-оптических систем телекоммуникаций на основе наноструктурных материалов. // Проблемы техники и технологии телекоммуникаций: Сб. докладов Четвёртой международной научн.-техн. конф. Уфа, УГАТУ, 2003, - с. 34 - 38.

59. Султанов А. X., Канаков В.И. Об искажениях импульсного сигнала в нелинейном многолучевом устройстве. // УГАТУ. Уфа, 2004. - 31 е.: ил. -Библиогр.: 19 назв. - Рус. - Деп. в ВИНИТИ 09.01.04 № 26-В2004. УДК 681.128.56.

60. Сивухин Д.В. Общий курс физики: Оптика. М.: Наука, 1980.- 752 с.

61. Султанов А.Х., Шарифгалиев И.А., Канаков В.И., Виноградова И.Л. Исследование влияния нелинейных оптических эффектов в мелкозернистых стёклах на передаваемый импульсный сигнал. // Вестник УГАТУ, № 1, 2004, с. 24-31.

62. Виноградова И.Л. Моделирование волоконно-оптических линий связи и преобразователей с интерферометром Фабри-Перо: Дис. канд. техн. наук: 05.13.16. Защищена 14.06.2000; Утв. 11.11.2000. - Уфа, 2000.-205 с.

63. Слепов Н. Н. Синхронные цифровые сети SDH. М.: Издательство Эко-Трендз, 2000. - 148 с.

64. Султанов А.Х., Канаков В.И., Виноградова И.Л. Опыт построения волоконно-оптических линий передач для систем телекоммуникаций предприятий топливно-энергетического комплекса // ВКСС, № 2, 2003. - с. 74 -83.

65. Рекомендация МСЭ-Т G.652. Характеристики одномодового волоконно-оптического кабеля. М.: ЦНТИ "Информсвязь". 1999. - 46 с.

66. Бурдин В.А., Бурдин А.В. К оценке параметров связи мод на стыках оптических волокон с произвольными профилями показателя преломления и неодинаковыми конструктивными характеристиками // Тез. докл.

67. Российской научн.-техн. конф. проф.-преп. и инж.-техн. состава Самара: ПИИРС, 1999.-с. 82.

68. Бурдин В.А., Головина О.П., Платонов А.А. Стойкость оптических волокон к действию электрических разрядов // Тез. докл. Российской научн.-техн. конф. проф.-преп. и инж.-техн. состава Самара: ПИИРС, 1996. - с. 62.

69. ГОСТ 20.57.304-98. Комплексная система общих технических требований. Аппаратура, приборы, устройства и оборудование. Требования стойкости к внешним воздействующим факторам. М.: ЦНТИ "Информсвязь". 1998. -117 с.

70. Султанов А. X., Усманов Р.Г., Виноградова И. Л. Сегмент системы передачи с усилителем EDFA. // Датчики и системы, № 4, 2002. - с. 21 - 33.