1. Klasifikimi iFiberApërforcues
Ekzistojnë tre lloje kryesore të amplifikatorëve optikë:
(1) Amplifikator Optik Gjysmëpërçues (SOA, Amplifikator Optik Gjysmëpërçues);
(2) Amplifikatorë me fibra optike të dopuar me elementë të rrallë të tokës (erbium Er, tulium Tm, praseodim Pr, rubidium Nd, etj.), kryesisht amplifikatorë me fibra të dopuar me erbium (EDFA), si dhe amplifikatorët e fibrave të dopuar me tulium (TDFA) dhe amplifikatorët e fibrave të dopuar me praseodim (PDFA), etj.
(3) Amplifikatorë jolinearë me fibra, kryesisht amplifikatorë me fibra Raman (FRA, Amplifikator me fibra Raman). Krahasimi kryesor i performancës së këtyre amplifikatorëve optikë është paraqitur në tabelë.
EDFA (Amplifikator me Fibër të Dopuar me Erbium)
Një sistem lazeri me shumë nivele mund të formohet duke dopuar fibrën e kuarcit me elementë të rrallë të tokës (si Nd, Er, Pr, Tm, etj.), dhe drita e sinjalit hyrës amplifikohet drejtpërdrejt nën veprimin e dritës së pompës. Pas ofrimit të reagimit të duhur, formohet një lazer me fibra. Gjatësia e valës së punës së amplifikatorit me fibra të dopuar me Nd është 1060nm dhe 1330nm, dhe zhvillimi dhe zbatimi i tij janë të kufizuara për shkak të devijimit nga porta më e mirë e komunikimit me fibra optike dhe arsye të tjera. Gjatësitë e valës së funksionimit të EDFA dhe PDFA janë përkatësisht në dritaren e humbjes më të ulët (1550nm) dhe gjatësisë së valës me shpërndarje zero (1300nm) të komunikimit me fibra optike, dhe TDFA vepron në brezin S, të cilat janë shumë të përshtatshme për aplikimet e sistemit të komunikimit me fibra optike. Sidomos EDFA, zhvillimi më i shpejtë, ka qenë praktik.
I/E/Të/TëPparimi i EDFA-s
Struktura bazë e EDFA-së është treguar në Figurën 1(a), e cila përbëhet kryesisht nga një mjedis aktiv (fibër silici e dopuar me erbium rreth dhjetëra metra e gjatë, me një diametër bërthame prej 3-5 mikronësh dhe një përqendrim dopimi prej (25-1000)x10-6), burim drite pompe (990 ose 1480nm LD), bashkues optik dhe izolues optik. Drita e sinjalit dhe drita e pompës mund të përhapen në të njëjtin drejtim (pompim bashkëdrejtimor), drejtime të kundërta (pompim i kundërt) ose të dyja drejtimet (pompim dydrejtimor) në fibrën e erbiumit. Kur drita e sinjalit dhe drita e pompës injektohen në fibrën e erbiumit në të njëjtën kohë, jonet e erbiumit ngacmohen në një nivel të lartë energjie nën veprimin e dritës së pompës (Figura 1 (b), një sistem me tre nivele) dhe zbërthehen shpejt në nivelin e energjisë metastabile, kur kthehet në gjendjen bazë nën veprimin e dritës së sinjalit incident, lëshon fotone që korrespondojnë me dritën e sinjalit, në mënyrë që sinjali të amplifikohet. Figura 1 (c) është spektri i saj i emetimit spontan të amplifikuar (ASE) me një gjerësi bande të madhe (deri në 20-40nm) dhe dy maja që korrespondojnë përkatësisht me 1530nm dhe 1550nm.
Përparësitë kryesore të EDFA-s janë fitimi i lartë, gjerësia e gjerë e brezit, fuqia e lartë e daljes, efikasiteti i lartë i pompës, humbja e ulët e futjes dhe pandjeshmëria ndaj gjendjes së polarizimit.
2. Probleme me Amplifikatorët me Fibër Optike
Edhe pse amplifikatori optik (veçanërisht EDFA) ka shumë përparësi të jashtëzakonshme, ai nuk është një amplifikator ideal. Përveç zhurmës shtesë që zvogëlon SNR-në e sinjalit, ka edhe disa mangësi të tjera, të tilla si:
- Pabarazia e spektrit të fitimit brenda brezit të amplifikatorit ndikon në performancën e amplifikimit shumëkanalësh;
- Kur amplifikatorët optikë ndahen në kaskadë, efektet e zhurmës ASE, shpërndarjes së fibrave dhe efekteve jolineare do të grumbullohen.
Këto çështje duhet të merren në konsideratë në hartimin e aplikacionit dhe sistemit.
3. Zbatimi i Amplifikatorit Optik në Sistemin e Komunikimit me Fibër Optike
Në sistemin e komunikimit me fibra optike,Amplifikator me fibra optikeMund të përdoret jo vetëm si një amplifikator i fuqisë së transmetuesit për të rritur fuqinë e transmetimit, por edhe si një paraamplifikator i marrësit për të përmirësuar ndjeshmërinë e marrjes, dhe gjithashtu mund të zëvendësojë përsëritësin tradicional optik-elektrik-optik, për të zgjatur distancën e transmetimit dhe për të realizuar komunikim tërësisht optik.
Në sistemet e komunikimit me fibra optike, faktorët kryesorë që kufizojnë distancën e transmetimit janë humbja dhe shpërndarja e fibrës optike. Duke përdorur një burim drite me spektër të ngushtë, ose duke punuar pranë gjatësisë së valës me shpërndarje zero, ndikimi i shpërndarjes së fibrave është i vogël. Ky sistem nuk ka nevojë të kryejë rigjenerim të plotë të kohës së sinjalit (rele 3R) në secilin stacion releje. Mjafton të amplifikohet drejtpërdrejt sinjali optik me një amplifikator optik (rele 1R). Amplifikatorët optikë mund të përdoren jo vetëm në sistemet trunk me distanca të gjata, por edhe në rrjetet e shpërndarjes me fibra optike, veçanërisht në sistemet WDM, për të amplifikuar kanale të shumëfishta njëkohësisht.
1) Zbatimi i Amplifikatorëve Optikë në Sistemet e Komunikimit me Fibër Optike Trunk
Fig. 2 është një diagram skematik i zbatimit të amplifikatorit optik në sistemin e komunikimit me fibra optike të trungut. (a) fotografia tregon se amplifikatori optik përdoret si amplifikator i rritjes së fuqisë së transmetuesit dhe paraamplifikator i marrësit në mënyrë që distanca jo-rele të dyfishohet. Për shembull, duke përdorur EDFA, transmetimi i sistemit Distanca prej 1.8Gb/s rritet nga 120 km në 250 km ose madje arrin 400 km. Figura 2 (b)-(d) është aplikimi i amplifikatorëve optikë në sistemet me shumë rele; Figura (b) është modaliteti tradicional i relesë 3R; Figura (c) është modaliteti i përzier i relesë së përsëritësve 3R dhe amplifikatorëve optikë; Figura 2 (d) Është një modalitet releje tërësisht optik; në një sistem komunikimi tërësisht optik, nuk përfshin qarqe kohore dhe rigjenerimi, kështu që është transparent në bit dhe nuk ka kufizim të "mustaqeve elektronike të shishes". Për sa kohë që pajisjet dërguese dhe marrëse në të dyja skajet zëvendësohen, është e lehtë të përmirësohet nga një shpejtësi e ulët në një shpejtësi të lartë dhe amplifikatori optik nuk ka nevojë të zëvendësohet.
2) Zbatimi i Amplifikatorit Optik në Rrjetin e Shpërndarjes me Fibër Optike
Avantazhet e fuqisë së lartë dalëse të amplifikatorëve optikë (veçanërisht EDFA) janë shumë të dobishme në rrjetet e shpërndarjes me brez të gjerë (si p.sh.CATVRrjetet). Rrjeti tradicional CATV përdor kabllo koaksiale, e cila duhet të amplifikohet çdo disa qindra metra, dhe rrezja e shërbimit të rrjetit është rreth 7 km. Rrjeti CATV me fibra optike që përdor amplifikatorë optikë jo vetëm që mund të rrisë shumë numrin e përdoruesve të shpërndarë, por edhe të zgjerojë shumë rrugën e rrjetit. Zhvillimet e fundit kanë treguar se shpërndarja e fibrës optike/hibridit (HFC) tërheq pikat e forta të të dyjave dhe ka konkurrencë të fortë.
Figura 4 është një shembull i një rrjeti shpërndarjeje me fibra optike për modulimin AM-VSB të 35 kanaleve televizive. Burimi i dritës së transmetuesit është DFB-LD me një gjatësi vale prej 1550nm dhe fuqi dalëse prej 3.3dBm. Duke përdorur EDFA me 4 nivele si amplifikator shpërndarjeje të energjisë, fuqia e tij hyrëse është rreth -6dBm dhe fuqia dalëse është rreth 13dBm. Ndjeshmëria e marrësit optik është -9.2d Bm. Pas 4 niveleve të shpërndarjes, numri i përgjithshëm i përdoruesve ka arritur në 4.2 milionë dhe rruga e rrjetit është më shumë se dhjetëra kilometra. Raporti i ponderuar sinjal-zhurmë i testit ishte më i madh se 45dB dhe EDFA nuk shkaktoi një ulje të CSO-së.
Koha e postimit: 23 Prill 2023