1. KlasifikācijaFIberAmplifieres
Ir trīs galvenie optisko pastiprinātāju veidi:
(1) pusvadītāju optiskais pastiprinātājs (SOA, pusvadītāju optiskais pastiprinātājs);
(2) Optisko šķiedru pastiprinātāji, kas leģēti ar retzemju elementiem (Erbium ER, Thulium TM, praseodīma PR, Rubidium ND utt.), Galvenokārt erbija leģētu šķiedru pastiprinātāji (EDFA), kā arī thulium leģētu šķiedru pastiprinātāji (TDFA) un prasodīma leģētu šķiedru pastiprinātāji (PDFA) utt.
(3) Nelineārie šķiedru pastiprinātāji, galvenokārt šķiedru Ramana pastiprinātāji (FRA, šķiedru Ramana pastiprinātājs). Galvenais šo optisko pastiprinātāju veiktspējas salīdzinājums ir parādīts tabulā
EDFA (Erbium leģēts šķiedru pastiprinātājs)
Daudzlīmeņu lāzera sistēmu var izveidot, dopējot kvarca šķiedru ar retzemju elementiem (piemēram, ND, ER, PR, TM utt.), Un ieejas signāla gaisma tiek tieši pastiprināta sūkņa gaismas darbībā. Pēc atbilstošas atgriezeniskās saites nodrošināšanas tiek izveidots šķiedru lāzers. Nd leģēta šķiedru pastiprinātāja viļņa garums ir 1060nm un 1330nm, un tā attīstība un pielietojums ir ierobežots, pateicoties novirzei no labākās optiskās šķiedras komunikācijas un citu iemeslu dēļ. EDFA un PDFA darbības garums attiecīgi atrodas zemāko zaudējumu (1550 nm) un nulles izkliedes viļņa garuma logā (1300 nm) optiskajā šķiedru sakarā, un TDFA darbojas S joslā, kas ir ļoti piemēroti optiskās šķiedras sakaru sistēmas lietojumprogrammām. Īpaši EDFA, visstraujākā attīstība, ir bijusi praktiska.
LīdzPEdfas rincriple
EDFA pamatstruktūra ir parādīta 1. attēlā (a), kas galvenokārt sastāv no aktīvas barotnes (erbija leģēta silīcija šķiedra apmēram desmitiem metru garas, ar 3-5 mikronu serdes diametru un dopinga koncentrāciju (25-1000) x10-6), sūkņa gaismas avotu (990 vai 1480NM LD), optiskā komboter un optiskā izolatora. Signāla gaisma un sūkņa gaisma var izplatīties vienā un tajā pašā virzienā (kodēšanas sūknēšana), pretējos virzienos (apgrieztā sūknēšana) vai abos virzienos (divvirzienu sūknēšana) erbija šķiedrā. Kad signāla gaisma un sūkņa gaisma vienlaikus tiek ievadīta erbija šķiedrā, erbija joni tiek satraukti līdz augsta enerģijas līmenim sūkņa gaismas darbībā (1. attēls (b), trīs līmeņu sistēma), un ātri samaziniet metastabilas enerģijas līmeni, kad tas atgriežas zemes stāvoklī, kas tiek pastiprināts ar signāla darbību. 1. attēls (c) ir tā pastiprinātā spontāna emisijas (ASE) spektrs ar lielu joslas platumu (līdz 20–40 nm) un divām virsotnēm, kas atbilst attiecīgi 1530nm un 1550 nm.
Galvenās EDFA priekšrocības ir liels ieguvums, liels joslas platums, liela izejas jauda, augsta sūkņa efektivitāte, zema ievietošanas zudums un nejutīgums pret polarizācijas stāvokli.
2. Problēmas ar šķiedru optisko pastiprinātājiem
Lai arī optiskajam pastiprinātājam (īpaši EDFA) ir daudz izcilu priekšrocību, tas nav ideāls pastiprinātājs. Papildus papildu troksnim, kas samazina signāla SNR, ir daži citi trūkumi, piemēram:
- pastiprināšanas spektra nevienmērīgums pastiprinātāja joslas platumā ietekmē daudzkanālu pastiprināšanas veiktspēju;
- Kad optiskie pastiprinātāji tiek kaskādi, tiks uzkrāta ASE trokšņa, šķiedru izkliedes un nelineārā iedarbības ietekme.
Šie jautājumi jāņem vērā lietojumprogrammā un sistēmas projektēšanā.
3. Optiskā pastiprinātāja pielietojums optisko šķiedru sakaru sistēmā
Optisko šķiedru sakaru sistēmā,Šķiedru optiskā pastiprinātājsVar izmantot ne tikai kā raidītāja jaudas pastiprinātāju, lai palielinātu pārraides jaudu, bet arī kā uztvērēja priekšpastiprinātāju, lai uzlabotu uztvērēja jutīgumu, un tas var arī aizstāt tradicionālo optiski-elektriski-optisko atkārtotāju, lai pagarinātu pārraides attālumu un realizētu visu optisko saziņu.
Optisko šķiedru sakaru sistēmās galvenie faktori, kas ierobežo pārraides attālumu, ir optiskās šķiedras zudumi un izkliede. Izmantojot šauru spektra gaismas avotu vai strādājot pie nulles dispersijas viļņa garuma, šķiedru izkliedes ietekme ir maza. Šai sistēmai katrā releja stacijā nav jāveic pilnīga signāla laika atjaunošana (3. relejs). Pietiek tieši pastiprināt optisko signālu ar optisko pastiprinātāju (1R relejs). Optiskos pastiprinātājus var izmantot ne tikai tālsatiksmes stumbru sistēmās, bet arī optisko šķiedru sadales tīklos, īpaši WDM sistēmās, lai vienlaikus pastiprinātu vairākus kanālus.
1) Optisko pastiprinātāju pielietojums stumbra optisko šķiedru sakaru sistēmās
2. attēls ir optiskā pastiprinātāja pielietojuma shematiska diagramma stumbra optiskās šķiedras sakaru sistēmā. (A) Attēlā redzams, ka optiskais pastiprinātājs tiek izmantots kā raidītāja jaudas pastiprinātājs un uztvērēja priekšpastiprinātājs, lai netikumīga attālums tiktu dubultots. Piemēram, EDFA, sistēmas pārraides pieņemšana Attālums 1,8 GB/s palielinās no 120 km līdz 250 km vai pat sasniedz 400 km. 2. attēls (b)-(d) ir optisko pastiprinātāju pielietojums vairāku releju sistēmās; (B) ir tradicionālais 3. releja režīms; C) ir 3R atkārtotāju un optisko pastiprinātāju jauktā releja režīms; 2. attēls (d) Tas ir visa optiskā releja režīms; Visu optisko sakaru sistēmā tas neietver laika un reģenerācijas shēmas, tāpēc tas ir bitu caurspīdīgs, un nav “elektroniskas pudeles ūsas” ierobežojuma. Kamēr tiek aizstāts nosūtīšanas un saņemšanas aprīkojums abos galos, to ir viegli jaunināt no zemas ātruma līdz augstai ātrumam, un optiskais pastiprinātājs nav jāmaina.
2) Optiskā pastiprinātāja pielietojums optisko šķiedru izplatīšanas tīklā
Optisko pastiprinātāju (īpaši EDFA) augstas jaudas izejas priekšrocības ir ļoti noderīgas platjoslas sadales tīklos (piemēram,KaķeTīkli). Tradicionālais CATV tīkls izmanto koaksiālo kabeli, kas jāapmierina ik pēc vairākiem simtiem metru, un tīkla pakalpojumu rādiuss ir aptuveni 7 km. Optiskās šķiedras CATV tīkls, izmantojot optiskos pastiprinātājus, var ne tikai ievērojami palielināt izplatīto lietotāju skaitu, bet arī ievērojami paplašināt tīkla ceļu. Jaunākie notikumi ir parādījuši, ka optiskās šķiedras/hibrīda (HFC) sadalījums palielina abu stiprumu un tai ir spēcīga konkurētspēja.
4. attēls ir optiskās šķiedru izplatīšanas tīkla piemērs AM-VSB 35 kanālu TV kanālu modulācijai. Raidītāja gaismas avots ir DFB-LD ar viļņa garumu 1550nm un izejas jaudu 3,3dbm. Izmantojot 4 līmeņa EDFA kā jaudas sadalījuma pastiprinātāju, tā ieejas jauda ir aptuveni -6dbm, un tā izejas jauda ir aptuveni 13dbm. Optiskā uztvērēja jutība -9,2d bm. Pēc 4 izplatīšanas līmeņiem kopējais lietotāju skaits ir sasniedzis 4,2 miljonus, un tīkla ceļš ir vairāk nekā desmitiem kilometru. Pārbaudes svērtā signāla un trokšņa attiecība bija lielāka par 45 dB, un EDFA neizraisīja CSO samazināšanos.
Pasta laiks: Apr-23-2023