1. KlasifikacijaFIberAMplifikatori
Postoje tri glavne vrste optičkih pojačala:
(1) Poluprovodnički optički pojačalo (SOA, Poluprovodnički optički pojačalo);
(2) Pojačala optičkih vlakana dopirana s rijetkim zemljanim elementima (erbium er, tmulium tm, praseodymium pr, rubidium nd, itd.), Uglavnom erbijum-dopirana fiber-pojačala (Edfa), kao i fiber-a pojačala od vlakana (TDFA) i perseodimijum-dopirana fiber (PDFA), itd.
(3) Nelinearna pojačala vlakana, uglavnom fiber Raman pojačala (FRA, Fiber Raman pojačavač). Glavna usporedba performansi ovih optičkih pojačala prikazana je u tablici
Edfa (pojačalo vlakno za erbium dopirano)
Laserski sistem na više nivoa može se formirati dopiranjem kvarcnih vlakana sa rijetkim zemljanim elementima (poput ND, ER, PR, TM itd.), A ulazno signal se izravno pojačava pod djelovanjem svjetla pumpe. Nakon pružanja odgovarajućih povratnih informacija formiran je laser od vlakana. Radna talasna dužina ND-dopirane fiber pojačala je 1060nm i 1330nm, a njegov razvoj i primjena su ograničeni zbog odstupanja od najboljeg potoka optičkih komunikacija i drugih razloga. Operativne talasne dužine EDFA i PDFA-ja su u prozoru najnižeg gubitka (1550nm) i nulte disperzijske talasne dužine (1300nm) komunikacije optičke vlakne, a TDFA djeluje u S-Band-u, koji su vrlo pogodni za primjenu komunikacije optičkih vlakana. Posebno EDFA, najbrži razvoj, bio je praktičan.
ThePRinciple iz EDFA
Osnovna struktura EDFA prikazana je na slici 1 (a), koja se uglavnom sastoji od aktivnog medija (erbijum-dopirana silika vlakna duže od desetina metara, sa 3-5 mikrona i doping koncentracije (25-1000) x10-6), izvor pumpi (990 ili 1480nm lD), optički spojnik i optički izolator. Signalno svjetlo i svjetlo pumpe mogu se širiti u istom smjeru (kodno-pumpanje), suprotnim smjerovima (obrnuto pumpanje) ili oba smjera (dvosmjerna pumpa) u erbijumskim vlaknima. Kad se signal i svjetlost pumpe ubrizgavaju u erbijumsku vlakna, erbium ioni su uzbuđeni na visoku energetsku razinu pod djelovanjem pumpi (Slika 1 (b), kada se naziva tla pod djelovanjem signalnog svjetla, emitira fotonije koje odgovaraju signalnom svjetlu, tako da se signal pojačava. Slika 1 (c) je njegova pojačana spontana emisija (ASE) spektar s velikom širinom pojasa (do 20-40nm) i dva vrha koja odgovaraju 1530nm i 1550nm.
Glavne prednosti EDFA su visoka dobitka, velika propusnost, visoka izlazna snaga, visoka efikasnost pumpe, nizak gubitak umetanja i neosjetljivost na stanje polarizacije.
2. Problemi sa optičkim pojačalama vlakana
Iako optički pojačalo (posebno EDFA) ima mnogo izvanrednih prednosti, nije idealno pojačalo. Pored dodatnog buke koji smanjuje SNR signala, postoje neki drugi nedostaci, kao što su:
- neravnina spektra dobitaka u okviru pojačala širina pojačala utječe na višekanalna performansa pojačanja;
- Kada su optički pojačala kaskadne, nakupljat će se efekti ASE buke, disperzije vlakana i nelinearnih efekata.
Ova pitanja moraju se uzeti u obzir u aplikaciji i dizajnu sustava.
3. Primjena optičkog pojačala u komunikacijskom sistemu optičkog vlakana
U komunikacijskom sistemu optičkog vlakanaOptičko pojačalo vlakanaMože se koristiti ne samo kao pojačač odašiljača da bi se povećala snaga prijenosa, ali i kao predpojačala prijemnika za poboljšanje osjetljivosti za prijem i može zamijeniti i tradicionalni optički-električni optički repetitor, kako bi se proširio udaljenost prijenosa i realizirala sveoptičku komunikaciju.
U komunikacijskim sistemima optičkih vlakana glavni faktori koji ograničavaju udaljenost prijenosa su gubitak i disperzija optičkih vlakana. Korištenje uskog spektralnog svjetla ili radnog mjesta u blizini talasne dužine nulte disperzije, utjecaj disperzije vlakana je mali. Ovaj sistem ne treba obavljati kompletnu regeneraciju vremena signala (3R relej) na svakoj stanici relej. Dovoljno je izravno pojačati optički signal optičkom pojačalom (1R relej). Optički pojačalo se može koristiti ne samo u rubnim sistemima prtljažnika, već i u distribucijskim mrežama optičkih vlakana, posebno u WDM sistemima, kako bi se istovremeno pojačalo više kanala.
1) Primjena optičkih pojačala u komunikacijskim sistemima optičkih vlakana
Sl. 2 je šematski dijagram primjene optičkog pojačala u komunikacijskom sistemu optičkog optičkog vlakana. (a) Slika pokazuje da se optičko pojačalo koristi kao pojačalo napajanja predajnika i predpojačala prijemnika kako bi se udaljenost ne relej udvostručila. Na primjer, usvajanje EDFA, prijenos sistema 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 više relejnim sistemima; Slika (b) je tradicionalni relej 3R; Slika (c) je mješoviti relej releja 3R repetitora i optički pojačala; Slika 2 (d) To je sve-optički relej releja; U sveobirskom komunikacijskom sistemu, ne uključuje krugove vremena i regeneracije, tako da je to bitno prozirna, a ne postoji ograničenje "elektronske pričvršćivanje boca". Sve dok se oprema za slanje i prijem na oba kraja zamjenjuje, lako je nadograditi iz niske stope na visoku brzinu, a optičko pojačalo ne treba zamijeniti.
2) Primjena optičkog pojačala u optičkoj distribucijskoj mreži
Visoke izlazne prednosti optičkih pojačala (posebno EDFA) vrlo su korisne u širokopojasnim distributivnim mrežama (kao što suCATVMreže). Tradicionalna CATV mreža prihvaća koaksijalni kabl koji treba pojačati svakih nekoliko stotina metara, a radijus servisa mreže je oko 7km. Optička vlaknastotna mreža CATV-a pomoću optičkih pojačala ne može uvelike povećavati broj distribuiranih korisnika, već i uvelike proširiti mrežni put. Nedavna dešavanja pokazala su da raspodjela optičkog vlakna / hibrida (HFC) crpi snage oba i ima snažnu konkurentnost.
Slika 4 je primjer optičke distribucijske mreže za AM-VSB modulaciju od 35 kanala TV-a. Izvor svjetla predajnika je DFB-LD s talasnom dužinom od 1550nm i izlazna snaga 3,3dbm. Koristeći 4-nivo EDFA kao pojačalo za distribuciju napajanja, njegova ulazna snaga je oko -6dbm, a izlazna snaga je oko 13dbm. Osjetljivost optičkih prijemnika -9.2D BM. Nakon 4 nivoa distribucije, ukupan broj korisnika dostigao je 4,2 miliona, a mrežni put je više od desetina kilometara. Ponderirani omjer signala do buke testa bio je veći od 45 dB, a EDFA nije izazvala smanjenje OCD-a.
Pošta: Apr-23-2023