1. КласіфікацыяFiberAmplifiers
Існуе тры асноўныя тыпы аптычных узмацняльнікаў:
(1) паўправадніковы аптычны ўзмацняльнік (SOA, паўправадніковы аптычны ўзмацняльнік);
(2) Аптычныя ўзмацняльнікі валакна, легаваныя рэдкімі элементамі Зямлі (Erbium er, Thulium tm, Praseodymium pr, rubidium nd і г.д.), у асноўным узмацняльнікамі валокнаў, лежачымі Erbium ((EDFA), а таксама ўзмацняльнікі валакна з лекарам Thulium (TDFA) і ўзмацняльнікі валакна, лежачы Praseodymium (PDFA) і г.д.
(3) Нелінейныя ўзмацняльнікі валакна, у асноўным абалоніны раманскія ўзмацняльнікі (FRA, узмацняльнік валакна Рамана). У табліцы паказана галоўнае параўнанне выканання гэтых аптычных узмацняльнікаў
EDFA (Erbium Deped Fiber Amplifier)
Шматазроўневая лазерная сістэма можа ўтварацца пры нагрузцы кварцавага валакна з рэдкімі элементамі Зямлі (напрыклад, ND, ER, PR, TM і г.д.), а святло ўваходнага сігналу непасрэдна ўзмацняецца пад дзеяннем святла помпы. Пасля прадастаўлення адпаведнай зваротнай сувязі ўтвараецца валакно лазер. Працоўная даўжыня хвалі ўзмацняльніка валакна ND складае 1060 нм і 1330 нм, а яго распрацоўка і прымяненне абмежаваныя з-за адхілення ад лепшага порта ракавіны валаконна-аптычнай сувязі і іншых прычын. Аперацыйныя даўжыні хваль EDFA і PDFA знаходзяцца адпаведна ў акне самай нізкай страты (1550 нм) і нулявой даўжыні хвалі дысперсіі (1300 нм) сувязі з аптычным валокнам, а TDFA працуе ў S-дыяпазоне, якія вельмі падыходзяць для сістэмных прыкладанняў аптычнай валакна. Асабліва EDFA, найбольш хуткае развіццё, было практычным.
АPРынчып Эдфа
Асноўная структура EDFA паказана на малюнку 1 (а), якая ў асноўным складаецца з актыўнага асяроддзя (крэмневы валакно, легімавы эрбіем, даўжынёй дзясяткі метраў, з дыяметрам стрыжня 3-5 мкм і допінгавай канцэнтрацыяй (25-1000) X10-6), крыніцай помпа (990 або 1480 НМ), аптычнай муфры і оптычнага ізалятара. Святло сігналу і помпа можа распаўсюджвацца ў тым жа кірунку (кадырэналагічнай помпай), у процілеглых кірунках (зваротная помпа) або абодвух напрамкаў (двухбаковая помпа) у валакна эрбію. Калі сігнал святла і помпа ўводзяцца ў эрбіум-валакно адначасова, іёны эрбіума ўзбуджаюцца да высокага ўзроўню энергіі пад дзеяннем святла помпы (малюнак 1 (б), трох узроўняў) і хутка распадаецца да метастабільнага ўзроўню энергіі, калі ён вяртаецца ў асноўны стан пад дзеяннем сігнальнага святла інцыдэнту, ІТ выводзіць фотасу, якія адпавядаюць сігнальнаму святлу, так што сігнал узмацняецца. Малюнак 1 (с)-яго ўзмоцнены спектр самаадвольнага выпраменьвання (ASE) з вялікай прапускной здольнасцю (да 20-40 нм) і двума пікамі, якія адпавядаюць 1530 нм і 1550 нм адпаведна.
Асноўнымі перавагамі EDFA з'яўляюцца высокі ўзмацненне, вялікая прапускная здольнасць, высокая выходная магутнасць, высокая эфектыўнасць помпы, нізкая страта ўстаўкі і неадчувальнасць да стану палярызацыі.
2. Праблемы з аптычнымі ўзмацняльнікамі валакна
Хоць аптычны ўзмацняльнік (асабліва EDFA) мае мноства выдатных пераваг, гэта не ідэальны ўзмацняльнік. У дадатак да дадатковага шуму, які памяншае SNR сігналу, ёсць некаторыя іншыя недахопы, такія як:
- няроўнасць спектру ўзмацнення ў прапускной здольнасці ўзмацняльніка ўплывае на прадукцыйнасць шматканальнай ампліфікацыі;
- Калі аптычныя ўзмацняльнікі будуць каскадны, эфекты шуму ASE, дысперсіі абалоніны і нелінейных эфектаў будуць назапашвацца.
Гэтыя праблемы неабходна ўлічваць у дызайне прыкладанняў і сістэмы.
3. Прымяненне аптычнага ўзмацняльніка ў сістэме сувязі з аптычным валокнам
У сістэме сувязі з аптычным валокнамВалаконна -аптычны ўзмацняльнікможа быць выкарыстаны не толькі ў якасці ўзмацняльніка магутнасці перадатчыка для павелічэння магутнасці перадачы, але і як предусилительной прыёмніка для паляпшэння прыёму адчувальнасці, а таксама можа замяніць традыцыйны аптычны-электрычна-аптычны рэтранслятар, каб падоўжыць адлегласць перадачы і рэалізаваць усёапцыйнае зносіны.
У сістэмах сувязі з аптычнымі валокнамі асноўнымі фактарамі, якія абмяжоўваюць адлегласць перадачы, з'яўляюцца страты і дысперсія аптычнага валакна. Выкарыстоўваючы крыніцу святла вузкага спектру, альбо працуючы паблізу даўжыні хвалі з нулявой дысперсіяй, уплыў дысперсіі валакна невялікі. Гэтая сістэма не павінна выконваць поўную рэгенерацыю часу сігналу (3R -эстафета) на кожнай эстафетнай станцыі. Дастаткова непасрэдна ўзмацніць аптычны сігнал з аптычным узмацняльнікам (1R рэле). Аптычныя ўзмацняльнікі могуць выкарыстоўвацца не толькі ў міжгародніх магістральных сістэмах, але і ў аптычных сетках размеркавання валакна, асабліва ў сістэмах WDM, для ўзмацнення некалькіх каналаў адначасова.
1) Прымяненне аптычных узмацняльнікаў у сістэмах сувязі з аптычным валокнам для магістралі
Мал. 2 - гэта схематычная схема прымянення аптычнага ўзмацняльніка ў сістэме сувязі з аптычным валокнам для ствала. (а) На малюнку відаць, што аптычны ўзмацняльнік выкарыстоўваецца ў якасці ўзмацняльніка магутнасці перадатчыка і предусилительного прыёмніка, каб адлегласць, якая не мае рэле. Напрыклад, прымаючы EDFA, перадача сістэмы Адлегласць на 1,8 Гб/с павялічваецца з 120 км да 250 км і нават дасягае 400 км. Малюнак 2 (б)-(d)-гэта прымяненне аптычных узмацняльнікаў у шматлікіх сістэмах; Малюнак (б) з'яўляецца традыцыйным рэжымам 3R -рэле; Малюнак (с) - змешаны рэжым рэле 3R -рэтранслятара і аптычныя ўзмацняльнікі; Малюнак 2 (d) Гэта рэжым усёаптычнага рэле; У сістэме ўсеаптычнай камунікацыі яна не ўключае схемы тэрмінаў і рэгенерацыі, таму ён з'яўляецца крыхупразрыстым, і няма абмежавання "электроннага вуса". Пакуль абсталяванне для адпраўкі і прыёму на абодвух канцах замяняецца, яго лёгка абнавіць з нізкай хуткасці да высокай хуткасці, і аптычны ўзмацняльнік не трэба замяняць.
2) Прымяненне аптычнага ўзмацняльніка ў сетцы размеркавання аптычнага валакна
Перавагі высокай магутнасці аптычных узмацняльнікаў (асабліва EDFA) вельмі карысныя ў шырокапалосных сетках размеркавання (напрыклад, якКотакСеткі). Традыцыйная сетка CATV прымае кааксіяльны кабель, які трэба ўзмацняць кожныя некалькі сотняў метраў, а радыус абслугоўвання сеткі складае каля 7 км. Сетка CATV для аптычнага валакна з выкарыстаннем аптычных узмацняльнікаў можа не толькі значна павялічыць колькасць размеркаваных карыстальнікаў, але і значна пашырыць сеткавы шлях. Апошнія распрацоўкі паказалі, што размеркаванне аптычнага валакна/гібрыда (HFC) выклікае моцныя бакі абодвух і мае моцную канкурэнтаздольнасць.
Малюнак 4-прыклад аптычнай сеткі размеркавання валакна для мадуляцыі AM-VSB з 35 каналаў тэлевізара. Крыніца святла перадатчыка-DFB-LD з даўжынёй хвалі 1550 нм і выходнай магутнасцю 3,3 дБм. Выкарыстоўваючы 4 -ўзроўню EDFA ў якасці ўзмацняльніка размеркавання магутнасці, яго ўваходная магутнасць складае каля -6 дБм, а яе выхадная магутнасць складае каля 13 дБм. Аптычная адчувальнасць прыёмніка -9.2d БМ. Пасля 4 узроўняў распаўсюджвання агульная колькасць карыстальнікаў дасягнула 4,2 мільёна, а сеткавы шлях перавышае дзясяткі кіламетраў. Узважанае суадносіны сігналу і шуму тэсту было больш за 45 дБ, і EDFA не выклікала зніжэння АГС.
Час пасля: красавік-23-2023