1. KlasyfikacjaFIberAMplifiers
Istnieją trzy główne typy wzmacniaczy optycznych:
(1) półprzewodnikowy wzmacniacz optyczny (SOA, półprzewodnikowy wzmacniacz optyczny);
(2) Wzmacniacze światłowodowe domieszkowane pierwiastkami ziem rzadkich (Erbium ER, Thulium TM, PraseodyMium PR, Rubidium ND itp.), Głównie amplifikatory włókien domieszkowanych przez Erbi (Edfa), a także wzmacniacze włókien domieszkowanych przez Thulium (TDFA) i wzmacniacze włókien domieszkowanych przez PraseodyM (PDFA) itp.
(3) Nieliniowe wzmacniacze włókien, głównie wzmacniacze Ramana (FRA, wzmacniacz Ramana Ramana). Główne porównanie wydajności tych wzmacniaczy optycznych pokazano w tabeli
EDFA (wzmacniacz włókien domieszkowanych Erbium)
Wielopoziomowy system laserowy może być utworzony przez domieszkowanie włókna kwarcowego z elementami ziem rzadkich (takich jak ND, ER, PR, TM itp.), A światło sygnału wejściowego jest bezpośrednio wzmacniane pod działaniem światła pompy. Po udzieleniu odpowiedniej informacji zwrotnej powstaje laser światłowodowy. Pracująca długość fali wzmacniacza światłowodowego ND wynosi 1060 nm i 1330 Nm, a jego opracowanie i zastosowanie są ograniczone ze względu na odchylenie od najlepszego portu zlewu komunikacji światłowodowej i innych powodów. Długości fali działającej EDFA i PDFA są odpowiednio w oknie o najniższej straty (1550 nm) i zerowej długości fali dyspersji (1300 nm) komunikacji światłowodowej, a TDFA działa w pasmach S, które są bardzo odpowiednie do zastosowań optycznych systemów komunikacji z włókna światłowodowego. Zwłaszcza EDFA, najszybszy rozwój, był praktyczny.
.PRinciple of Edfa
Podstawową strukturę EDFA pokazano na rycinie 1 (a), która składa się głównie z aktywnej pożywki (błonnik krzemionkowy domieszkowanego przez Erbi, o długości metrów o średnicy rdzenia 3-5 mikronów i izolatora dopingu (25-1000) x10-6), źródła światła pompy (990 lub 1480NM), złącza optycznego i izolatora optycznego. Światło sygnałowe i światło pompy mogą rozprzestrzeniać się w tym samym kierunku (pompowanie kodireckie), przeciwne kierunki (pompowanie odwrotne) lub w obu kierunkach (pompowanie dwukierunkowe) we włóknie Erbi. Gdy światło sygnałowe i światło pompy są wtryskiwane jednocześnie do włókna ERBum, jony ERBum są podekscytowane wysokim poziomem energii pod działaniem światła pompy (ryc. 1 (b), system trzypoziomowy), a szybko rozkłada się do poziomu energii metastabilnej, gdy powraca do stanu gruntowego pod działaniem przypadkowego światła sygnałowego, emituje fotony odpowiadające światowi sygnałowi, tak że sygnał jest amplifikowany. Ryc. 1 (c) jest jego wzmocnionym spontanicznym widmem emisji (ASE) z dużą szerokością pasma (do 20-40 nm) i dwoma pikami odpowiadającymi odpowiednio 1530 nm i 1550 nm.
Głównymi zaletami EDFA są wysokie przyrost, duża przepustowość, wysoka moc wyjściowa, wysoka wydajność pompy, niska utrata wstawienia i niewrażliwość na stan polaryzacji.
2. Problemy ze wzmacniaczami światłowodowymi
Chociaż wzmacniacz optyczny (zwłaszcza EDFA) ma wiele znakomitych zalet, nie jest idealnym wzmacniaczem. Oprócz dodatkowego szumu, który zmniejsza SNR sygnału, istnieją inne niedociągnięcia, takie jak:
- nierówność widma wzmocnienia w ramach przepustowości wzmacniacza wpływa na wydajność wzmocnienia wielokanałowego;
- Gdy wzmacniacze optyczne są kaskadowe, gromadzą się skutki hałasu ASE, dyspersji włókien i efektów nieliniowych.
Problemy te należy wziąć pod uwagę w projektowaniu aplikacji i systemu.
3. Zastosowanie wzmacniacza optycznego w systemie komunikacji światłowodowej
W systemie komunikacji światłowodowej,Wzmacniacz światłowodowyMoże być używany nie tylko jako wzmacniacz wzmacniacza nadajnika w celu zwiększenia mocy transmisyjnej, ale także jako przedwzmacniacz odbiornika w celu poprawy wrażliwości odbierania, a także może zastąpić tradycyjny optyczny repeater optyczny, w celu rozszerzenia odległości transmisji i urzeczywistnienia komunikacji w całej optycznej.
W systemach komunikacji światłowodowej głównymi czynnikami ograniczającymi odległość transmisji jest utrata i dyspersja światłowodu. Za pomocą źródła światła wąskiego spektrum lub pracy w pobliżu długości fali zerowej, wpływ dyspersji włókien jest niewielki. Ten system nie musi wykonywać pełnej regeneracji czasu sygnału (przekaźnik 3R) na każdej stacji przekaźnika. Wystarczy bezpośrednio wzmocnić sygnał optyczny za pomocą wzmacniacza optycznego (przekaźnik 1R). Wzmacniacze optyczne mogą być używane nie tylko w systemach bagażnika na duże odległości, ale także w sieciach dystrybucji światłowodowej, szczególnie w systemach WDM, aby wzmocnić wiele kanałów jednocześnie.
1) Zastosowanie wzmacniaczy optycznych w systemach komunikacji światłowodowej tułowia
Ryc. 2 jest schematem zastosowania wzmacniacza optycznego w systemie komunikacji światłowodowej optycznej. (a) Zdjęcie pokazuje, że wzmacniacz optyczny jest używany jako wzmacniacz wzmacniacza nadajnika i przedwzmacniacz odbiornika, tak aby odległość niezrównana była podwójna. Na przykład przyjęcie EDFA, transmisja systemu Odległość 1,8 GB/s wzrasta z 120 km do 250 km, a nawet osiąga 400 km. Ryc. 2 (b)-(d) to zastosowanie wzmacniaczy optycznych w systemach wielu relay; Rysunek (b) to tradycyjny tryb przekaźnika 3R; Rycina (c) jest mieszanym trybem przekaźnika 3R i wzmacniaczy optycznych; Rysunek 2 (d) Jest to tryb przekaźnika całkowicie optyczny; W całkowicie optycznym systemie komunikacji nie obejmuje on obwodów czasowych i regeneracji, więc jest przenoszący bit, i nie ma ograniczenia „elektronicznego wąsy”. Dopóki sprzęt do wysyłania i odbiorczy na obu końcach jest wymieniany, łatwo jest uaktualnić z niskiej prędkości do wysokiej prędkości, a wzmacniacz optyczny nie trzeba wymieniać.
2) Zastosowanie wzmacniacza optycznego w sieci dystrybucji światłowodowej
Zalety o wysokiej mocy wyjściowej wzmacniaczy optycznych (zwłaszcza EDFA) są bardzo przydatne w sieciach dystrybucyjnych szerokopasmowych (takich jakCatvSieci). Tradycyjna sieć CATV przyjmuje kabel koncentryczny, który należy wzmacniać co kilkaset metrów, a promień serwisowy sieci wynosi około 7 km. Optyczna sieć CATV z wykorzystaniem wzmacniaczy optycznych może nie tylko znacznie zwiększyć liczbę rozproszonych użytkowników, ale także znacznie rozszerzyć ścieżkę sieci. Ostatnie zmiany wykazały, że rozkład światłowodowy/hybrydowy (HFC) pobiera mocne strony i ma silną konkurencyjność.
Rysunek 4 jest przykładem sieci rozkładu światłowodowego do modulacji AM-VSB 35 kanałów telewizora. Źródłem światła nadajnika jest DFB-LD o długości fali 1550 nm i mocy wyjściowej 3,3dBm. Używając 4 -poziomowego EDFA jako wzmacniacza rozkładu mocy, jego moc wejściowa wynosi około -6dBM, a jego moc wyjściowa wynosi około 13dBM. Wrażliwość na odbiornik optyczny -9.2d BM. Po 4 poziomach dystrybucji całkowita liczba użytkowników osiągnęła 4,2 miliona, a ścieżka sieciowa to więcej niż dziesiątki kilometrów. Ważony stosunek sygnału do szumu testu był większy niż 45dB, a EDFA nie spowodowało zmniejszenia CSO.
Czas postu: 23-2023