1. KlasifikacijaFIberAmplifikatori
Postoje tri glavne vrste optičkih pojačala:
(1) optičko pojačalo poluvodiča (SOA, optičko pojačalo poluvodiča);
(2) Pojačala optičkih vlakana dopirana rijetkim zemaljskim elementima (Erbium ER, Thulium TM, Praseodimium PR, Rubidium ND, itd.), Uglavnom pojačala vlakana dopirana erbiju (Edfa), kao i pojačala vlaknastih vlakana (TDFA) i pojačala vlakana dopiranih praseodimijama (PDFA), itd.
(3) Nelinearna pojačala od vlakana, uglavnom pojačala od vlakana (FRA, vlaknasta Raman pojačalo). Glavna usporedba ovih optičkih pojačala prikazana je u tablici
EDFA (Erbium dopirano pojačalo vlakana)
Laserski sustav na više razina može se formirati dopiranjem kvarcnog vlakna s rijetkim zemaljskim elementima (poput ND, ER, PR, TM, itd.), A ulazno signalno svjetlo izravno se pojačava pod djelovanjem svjetlosti crpke. Nakon pružanja odgovarajućih povratnih informacija formira se vlaknasti laser. Radna valna duljina pojačala vlakana dopiranog ND je 1060Nm i 1330Nm, a njegov razvoj i primjena ograničeni su zbog odstupanja od najboljeg sudopera u optičkoj komunikaciji vlakana i drugih razloga. Radne valne duljine EDFA i PDFA nalaze se u prozoru najnižeg gubitka (1550Nm) i nulta disperzijska valna duljina (1300Nm) komunikacije optičkih vlakana, a TDFA djeluje u S-opsegu, što je vrlo prikladno za aplikacije komunikacijskih sustava optičkih vlakana. Posebno je EDFA, najbrži razvoj, bio praktičan.
APRinciple of Edfa
Osnovna struktura EDFA prikazana je na slici 1 (a), koja se uglavnom sastoji od aktivnog medija (silicijevo vlakno dopirano erbij duljine desetaka metara, s promjerom jezgre od 3-5 mikrona i koncentracijom dopinga (25-1000) X10-6), izvoru svjetla crpke (990 ili 1480NM LD), OPTIOLOL. Signalna svjetlost i svjetlo pumpe mogu se širiti u istom smjeru (kodiračko crpljenje), suprotnim smjerovima (obrnuto pumpanje) ili oba smjera (dvosmjerno crpljenje) u erbijskim vlaknima. Kad se signalna svjetlost i svjetlost crpke istodobno ubrizgavaju u erbijsko vlakno, erbijski ioni uzbuđuju se na visoku energetsku razinu pod djelovanjem svjetlosti pumpe (slika 1 (b), sustav tri razine) i brzo propadaju metastabilnu razinu energije, kada se vrati u stanja podrijetla pod utjecajem signala, tako da se signalizira signal, to emitira signal, to emitira signal signala. Slika 1 (c) je njegov pojačani spontana emisija (ASE) spektar s velikom širinom pojasa (do 20-40Nm) i dva vrha koja odgovaraju 1530Nm i 1550 nm.
Glavne prednosti EDFA su visoki dobitak, velika širina pojasa, visoka izlazna snaga, visoka učinkovitost pumpe, nizak gubitak umetanja i neosjetljivost na stanje polarizacije.
2. Problemi s optičkim pojačalima vlakana
Iako optičko pojačalo (posebno EDFA) ima mnogo izvanrednih prednosti, to nije idealno pojačalo. Uz dodatnu buku koja smanjuje SNR signala, postoje i neki drugi nedostaci, poput:
- Neravnomjernost spektra pojačanja unutar širine pojasa pojačala utječe na višekanalne performanse pojačanja;
- Kada su optička pojačala kaskadna, akumulirani su učinci ASE buke, disperzije vlakana i nelinearnih učinaka.
Ova pitanja moraju se razmotriti u dizajnu aplikacije i sustava.
3. Primjena optičkog pojačala u komunikacijskom sustavu optičkih vlakana
U komunikacijskom sustavu optičkih vlakana,Optičko pojačalo za vlaknaMože se koristiti ne samo kao pojačalo pojačanja odašiljača za povećanje snage prijenosa, već i kao predpojačalo prijemnika za poboljšanje osjetljivosti prijema, a također može zamijeniti tradicionalni optičko-električno-optički repetitor, za proširenje udaljenosti prijenosa i realizacije sve optičke komunikacije.
U komunikacijskim sustavima optičkih vlakana, glavni čimbenici koji ograničavaju udaljenost prijenosa su gubitak i disperzija optičkih vlakana. Koristeći izvor svjetlosti uskog spektra ili rad u blizini valne duljine nule-disperzije, utjecaj disperzije vlakana je mali. Ovaj sustav ne treba izvoditi potpunu regeneraciju vremena signala (3R relej) na svakoj relejnoj stanici. Dovoljno je izravno pojačati optički signal optičkim pojačalom (1R relej). Optička pojačala mogu se koristiti ne samo u sustavima prtljažnika na daljinu, već i u mrežama za distribuciju optičkih vlakana, posebno u WDM sustavima, za pojačavanje više kanala istovremeno.
1) Primjena optičkih pojačala u komunikacijskim sustavima optičkih vlakana
Sl. 2 je shematski dijagram primjene optičkog pojačala u komunikacijskom sustavu optičkih vlakana. (a) Slika pokazuje da se optičko pojačalo koristi kao pojačalo pojačanja napajanja i predpojačalo prijemnika tako da se udaljenost bez relata udvostruči. Na primjer, usvajanje EDFA -e, prijenos sustava Udaljenost od 1,8 GB/s povećava se sa 120 km do 250 km ili čak doseže 400 km. Slika 2 (b)-(d) je primjena optičkih pojačala u sustavima s više relata; Slika (b) je tradicionalni način releja 3R; Slika (c) je mješoviti relej repatara 3R i optičkih pojačala; Slika 2 (d) to je sveoptički relejni način; U sveoptičkom komunikacijskom sustavu ne uključuje krugove vremena i regeneracije, tako da je malo transparentna, a nema ograničenja "Elektroničkog šapira boca". Sve dok se zamijeni oprema za slanje i primanje na oba kraja, lako je nadograditi s niske brzine na visoku brzinu, a optičko pojačalo ne treba zamijeniti.
2) Primjena optičkog pojačala u mreži distribucije optičkih vlakana
Prednosti velike snage optičkih pojačala (posebno EDFA) vrlo su korisne u mrežama širokopojasne distribucije (poputCATVMreže). Tradicionalna CATV mreža prihvaća koaksijalni kabel, koji se mora pojačati svakih nekoliko stotina metara, a radijus usluge mreže je oko 7 km. CATV mreža optičkih vlakana pomoću optičkih pojačala ne može samo uvelike povećati broj distribuiranih korisnika, već i uvelike proširiti mrežni put. Nedavni događaji pokazali su da raspodjela optičkih vlakana/hibrida (HFC) privlači snage oboje i ima snažnu konkurentnost.
Slika 4 je primjer mreže distribucije optičkih vlakana za AM-VSB modulaciju 35 kanala TV-a. Izvor svjetlosti odašiljača je DFB-LD s valnom duljinom od 1550 nm i izlaznom snagom od 3.3dbm. Koristeći EDFA na 4 razine kao pojačalo raspodjele snage, njegova ulazna snaga iznosi oko -6dbm, a izlazna snaga je oko 13 dBm. Osjetljivost optičkog prijemnika -9,2d BM. Nakon 4 razine distribucije, ukupni broj korisnika dosegao je 4,2 milijuna, a mrežni put je više od desetaka kilometara. Ponderirani omjer signala i šuma bio je veći od 45 dB, a EDFA nije uzrokovala smanjenje OCD-a.
Vrijeme posta: travanj-23-2023