1. Klasifikimi iFi urtëAmlifikues
Ekzistojnë tre lloje kryesore të amplifikuesve optikë:
(1) përforcues optik gjysmëpërçues (SOA, amplifikues optik gjysmëpërçues);
(2) Amplifikuesit e fibrave optike të dopeduara me elementë të rrallë të tokës (Erbium ER, Thulium TM, Praseodymium PR, Rubidium ND, etj.), Kryesisht amplifikatorë të fibrave me doped erbium (EDFA), si dhe amplifikatorët e fibrave të dopeduara me thulium (TDFA) dhe amplifikatorët e fibrave të dopeduara praseodymium (PDFA), etj.
(3) Amplifikatorët e fibrave jolineare, kryesisht amplifikatorët e fibrave Raman (FRA, amplifikatori i fibrave Raman). Krahasimi kryesor i performancës së këtyre amplifikuesve optikë është treguar në tabelë
EDFA (amplifikues i fibrave të dopedit Erbium)
Një sistem lazer me shumë nivele mund të formohet duke doping fibrën e kuarcit me elementë të rrallë të tokës (siç janë ND, ER, PR, TM, etj.), Dhe drita e sinjalit të hyrjes amplifikohet drejtpërdrejt nën veprimin e dritës së pompës. Pas sigurimit të reagimeve të përshtatshme, formohet një lazer me fibra. Gjatësia e valës së punës së amplifikatorit të fibrave të DD-doped është 1060NM dhe 1330NM, dhe zhvillimi dhe aplikimi i tij janë të kufizuara për shkak të devijimit nga porti më i mirë i komunikimit të fibrave optike dhe arsye të tjera. Gjatësia e valës operative të EDFA dhe PDFA janë përkatësisht në dritaren e humbjes më të ulët (1550Nm) dhe gjatësi vale shpërndarëse zero (1300Nm) të komunikimit të fibrave optike, dhe TDFA operon në bandën 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.
PRinciple e Edfa
Struktura themelore e EDFA është treguar në Figurën 1 (a), e cila është e përbërë kryesisht nga një medium aktiv (fibër silicë e dopeduar Erbium rreth dhjetëra metra të gjatë, me një diametër thelbësor prej 3-5 mikronëve dhe një përqendrim doping të (25-1000) X10-6), burimin e dritës së pompës (990 ose 1480NM LD), bashkues optik dhe optik isolator. Drita e sinjalit dhe drita e pompës mund të përhapen në të njëjtin drejtim (pompim kodirues), drejtime të kundërta (pompim të kundërt) ose të dy drejtimet (pompimi dypalësh) në fibrën e erbiumit. Kur drita e sinjalit dhe drita e pompës injektohen në fibrën e erbiumit në të njëjtën kohë, jonet e erbium janë të ngazëllyer në një nivel të lartë të energjisë nën veprimin e dritës së pompës (Figura 1 (b), një sistem me tre nivele), dhe shpejt kalbet në nivelin e energjisë metastable, kur të kthehet në gjendjen e tokës nën veprimin e dritës së sinjalit të incidentit, ai lëshon fotone me fotonet me sinjalin e sinjalit, në mënyrë që të jetë e sinjalit që është AMPLIFIFIED. Figura 1 (c) është spektri i tij i emetimit spontan të amplifikuar (ASE) me një gjerësi të madhe bande (deri në 20-40nm) dhe dy maja që korrespondojnë me përkatësisht 1530Nm dhe 1550Nm.
Përparësitë kryesore të EDFA janë fitimi i lartë, gjerësia e bandës së madhe, fuqia e lartë e daljes, efikasiteti i lartë i pompës, humbja e ulët e futjes dhe pandjeshmëria ndaj gjendjes së polarizimit.
2. Problemet me amplifikatorët optikë të fibrave
Megjithëse amplifikatori optik (veçanërisht EDFA) ka shumë avantazhe të jashtëzakonshme, nuk është një përforcues ideal. Përveç zhurmës shtesë që zvogëlon SNR të sinjalit, ka disa mangësi të tjera, siç janë:
- pabarazia e spektrit të fitimit brenda brezit të amplifikatorit ndikon në performancën e amplifikimit shumë-kanal;
- Kur amplifikuesit optikë janë kaskaduar, efektet e zhurmës ASE, shpërndarja e fibrave dhe efektet jolineare do të grumbullohen.
Këto çështje duhet të merren parasysh në aplikimin dhe hartimin e sistemit.
3. Zbatimi i amplifikatorit optik në sistemin e komunikimit të fibrave optike
Në sistemin e komunikimit optik të fibrave,Përforcues optik i fibraveMund të përdoret jo vetëm si një amplifikues i rritjes së energjisë së transmetuesit për të rritur fuqinë e transmetimit, por edhe si një paraprakisht 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 gjithë-optik.
Në sistemet e komunikimit të fibrave 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 afër gjatësisë së valës së shpërndarjes zero, ndikimi i shpërndarjes së fibrave është i vogël. Ky sistem nuk ka nevojë të kryejë rigjenerimin e plotë të kohës së sinjalit (stafetë 3R) në secilin stacion stafetash. Shtë e mjaftueshme për të forcuar drejtpërdrejt sinjalin optik me një përforcues optik (stafetë 1R). Amplifikuesit optikë mund të përdoren jo vetëm në sistemet e bagazhit në distanca të gjata, por edhe në rrjetet e shpërndarjes së fibrave optike, veçanërisht në sistemet WDM, për të amplifikuar kanale të shumta njëkohësisht.
1) Zbatimi i amplifikuesve optikë në sistemet e komunikimit të fibrave optike të bagazhit
Fig. 2 është një diagram skematik i aplikimit të amplifikatorit optik në sistemin e komunikimit të fibrave optike të bagazhit. (a) Fotografia tregon se amplifikatori optik përdoret si amplifikues i rritjes së energjisë së transmetuesit dhe paraprakisht të marrësit në mënyrë që distanca jo-relay të dyfishohet. Për shembull, adoptimi i EDFA, transmetimi i sistemit Distanca prej 1.8 GB/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 relay; Figura (b) është mënyra tradicionale e stafetës 3R; Figura (c) është mënyra e përzier e stafetave të përsëritura 3R dhe amplifikatorëve optikë; Figura 2 (d) isshtë një modalitet i gjithëpërfshirës i stafetave; Në një sistem komunikimi gjithëpërfshirës, ai nuk përfshin qarqet e kohës dhe rigjenerimit, kështu që është pak transparent, dhe nuk ka asnjë kufizim "mustaqe elektronike të shisheve elektronike". Për sa kohë që pajisjet e dërgimit dhe marrjes në të dy skajet zëvendësohen, është e lehtë të përmirësohet nga një normë e ulët në një normë të lartë, dhe amplifikatori optik nuk ka nevojë të zëvendësohet.
2) Zbatimi i amplifikatorit optik në rrjetin e shpërndarjes së fibrave optike
Përparësitë e prodhimit të lartë të energjisë së amplifikuesve optikë (veçanërisht EDFA) janë shumë të dobishëm në rrjetet e shpërndarjes me brez të gjerë (siç ështëCatvRrjetet). Rrjeti tradicional CATV miraton kabllo koaksiale, i cili duhet të amplifikohet çdo disa qindra metra, dhe rrezja e shërbimit të rrjetit është rreth 7 km. Rrjeti optik i fibrave CATV duke përdorur 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 që shpërndarja e fibrave optike/hibride (HFC) tërheq pikat e forta të të dyve dhe ka një konkurrencë të fortë.
Figura 4 është një shembull i një rrjeti të shpërndarjes së fibrave optike për modulimin AM-VSB të 35 kanaleve të TV. Burimi i dritës së transmetuesit është DFB-LD me një gjatësi vale 1550Nm dhe fuqi dalëse prej 3.3dBm. Duke përdorur EDFA me 4 nivele si një amplifikues i shpërndarjes së energjisë, fuqia e saj hyrëse është rreth -6dbm, dhe fuqia e saj e daljes është rreth 13dBm. Ndjeshmëria e marrësit optik -9.2d Bm. Pas 4 niveleve të shpërndarjes, numri i përgjithshëm i përdoruesve ka arritur në 4.2 milion, dhe rruga e rrjetit është më shumë se dhjetëra kilometra. Raporti i ponderuar i sinjalit ndaj zhurmës së testit ishte më i madh se 45dB, dhe EDFA nuk shkaktoi ulje të OSHC-ve.
Koha e postimit: Prill-23-2023