1. Klasifikimi iFiberAamplifikatorë
Ekzistojnë tre lloje kryesore të amplifikatorëve optikë:
(1) Përforcues optik gjysmëpërçues (SOA, Përforcues optik gjysmëpërçues);
(2) Përforcues me fibra optike të dopuar me elementë të tokës të rrallë (erbium Er, thulium Tm, praseodymium Pr, rubidium Nd, etj.), kryesisht përforcues fibrash të dopuar me erbium (EDFA), si dhe amplifikuesit e fibrave të dopuara me thulium (TDFA) dhe amplifikatorët e fibrave të dopuara me praseodymium (PDFA), etj.
(3) Përforcues jolinearë me fibra, kryesisht amplifikues Raman me fibra (FRA, Fiber Raman Amplifier).Krahasimi kryesor i performancës së këtyre amplifikatorëve optikë është paraqitur në tabelë
EDFA (Përforcues i fibrave të dopuara me Erbium)
Një sistem lazer me shumë nivele mund të formohet duke dopinguar fibrën e kuarcit me elementë tokësorë të rrallë (si Nd, Er, Pr, Tm, etj.), dhe drita e sinjalit të hyrjes përforcohet drejtpërdrejt nën veprimin e dritës së pompës.Pas sigurimit të reagimit të duhur, formohet një lazer me fibra.Gjatësia e valës së punës së amplifikatorit të fibrave të dopuara Nd është 1060 nm dhe 1330 nm, dhe zhvillimi dhe aplikimi i tij janë të kufizuara për shkak të devijimit nga porta më e mirë e lavamanit të komunikimit me fibra optike dhe arsye të tjera.Gjatësia e valës së funksionimit të EDFA dhe PDFA janë përkatësisht në dritaren e humbjes më të ulët (1550 nm) dhe gjatësisë valore të shpërndarjes zero (1300 nm) të komunikimit me fibra optike, dhe TDFA operon në brezin S, të cilat janë shumë të përshtatshme për aplikimet e sistemit të komunikimit me fibra optike. .Veçanërisht EDFA, zhvillimi më i shpejtë, ka qenë praktik.
TëPparimi i EDFA
Struktura bazë e EDFA është paraqitur në Figurën 1(a), e cila përbëhet kryesisht nga një medium aktiv (fibër silicë e dopuar me erbium rreth dhjetëra metra e gjatë, me një diametër të bërthamës prej 3-5 mikron dhe një përqendrim dopingu prej (25 -1000)x10-6), burim drite pompe (990 ose 1480 nm LD), bashkues optik dhe izolator optik.Drita e sinjalit dhe drita e pompës mund të përhapen në të njëjtin drejtim (pompim me dy drejtime), drejtime të kundërta (pompim i kundërt) ose në të dy drejtimet (pompim dydrejtues) 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 zbërthehet shpejt në nivelin e energjisë metastabile, kur kthehet në gjendjen bazë nën veprimin e dritës së sinjalit rënës, lëshon fotone që korrespondojnë me dritën e sinjalit, në mënyrë që sinjali të përforcohet.Figura 1 (c) është spektri i tij i emetimit spontan të përforcuar (ASE) me një gjerësi bande të madhe (deri në 20-40 nm) dhe dy maja që korrespondojnë me 1530 nm dhe 1550 nm përkatësisht.
Përparësitë kryesore të EDFA janë fitimi i lartë, gjerësia e madhe 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 fibra optike
Megjithëse përforcuesi optik (veçanërisht EDFA) ka shumë përparësi të jashtëzakonshme, ai nuk është një përforcues ideal.Përveç zhurmës shtesë që zvogëlon SNR-në e sinjalit, ka disa mangësi të tjera, si p.sh.
- Pabarazia e spektrit të fitimit brenda gjerësisë së brezit të amplifikatorit ndikon në performancën e amplifikimit me shumë kanale;
- Kur amplifikatorët optikë janë kaskadë, efektet e zhurmës ASE, shpërndarjes së fibrave dhe efekteve jolineare do të grumbullohen.
Këto çështje duhet të merren parasysh në hartimin e aplikacionit dhe sistemit.
3. Aplikimi i Amplifikatorit Optik në Sistemin e Komunikimit me Fibër Optike
Në sistemin e komunikimit me fibra optike,Përforcues me fibra optikemund të përdoret jo vetëm si një përforcues i fuqisë së transmetuesit për të rritur fuqinë e transmetimit, por edhe si një parapërforcues i marrësit për të përmirësuar ndjeshmërinë e marrjes, dhe gjithashtu mund të zëvendësojë përsëritësin tradicional optik-elektrik-optik, për të zgjatur transmetimin distanca dhe realizimi i komunikimit krejt 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 çdo stacion stafetë.Mjafton të përforcohet drejtpërdrejt sinjali optik me një përforcues optik (rele 1R).Përforcuesit optikë mund të përdoren jo vetëm në sistemet e trungut në distanca të gjata, por edhe në rrjetet e shpërndarjes së fibrave optike, veçanërisht në sistemet WDM, për të përforcuar kanale të shumta në të njëjtën kohë.
1) Aplikimi i përforcuesve optikë në sistemet e komunikimit me fibra optike të trungut
Fig. 2 është një diagram skematik i aplikimit të amplifikatorit optik në sistemin e komunikimit me fibra optike të trungut.(a) fotografia tregon se amplifikuesi optik përdoret si përforcues i fuqisë së transmetuesit dhe parapërforcues i marrësit në mënyrë që distanca jo-rele të dyfishohet.Për shembull, miratimi 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 rele;Figura (b) është mënyra tradicionale e stafetës 3R;Figura (c) është modaliteti i releit të përzier të përsëritësve 3R dhe amplifikatorëve optikë;Figura 2 (d) Është një modalitet rele tërësisht optik;në një sistem komunikimi tërësisht optik, ai nuk përfshin qarqet e kohës dhe rigjenerimit, kështu që është paksa transparent dhe nuk ka kufizime për "mustaqet e shisheve elektronike".Për sa kohë që pajisjet dërguese dhe marrëse në të dy skajet zëvendësohen, është e lehtë të përmirësohet nga një shkallë e ulët në një shpejtësi të lartë dhe amplifikatori optik nuk ka nevojë të zëvendësohet.
2) Aplikimi i përforcuesit optik në rrjetin e shpërndarjes së fibrave optike
Përparësitë 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 adopton kabllo koaksiale, e cila duhet të përforcohet çdo disa qindra metra, dhe rrezja e shërbimit të rrjetit është rreth 7 km.Rrjeti CATV me fibër optike që përdor amplifikatorët 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 fibrave optike/hibride (HFC) tërheq pikat e forta të të dyjave dhe ka konkurrencë të fortë.
Figura 4 është një shembull i një rrjeti shpërndarës të fibrave optike për modulimin AM-VSB të 35 kanaleve televizive.Burimi i dritës i transmetuesit është DFB-LD me një gjatësi vale 1550 nm dhe fuqi dalëse 3.3 dBm.Duke përdorur EDFA me 4 nivele si një përforcues të shpërndarjes së energjisë, fuqia e tij hyrëse është rreth -6dBm dhe fuqia e tij dalëse 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 sinjal-zhurmë i testit ishte më i madh se 45dB dhe EDFA nuk shkaktoi një reduktim në CSO.
Koha e postimit: 23 Prill 2023