1. Класификација наFИберAmplifiers
Постојат три главни типа на оптички засилувачи:
(1) Полупроводнички оптички засилувач (SOA, полупроводнички оптички засилувач);
(2) Засилувачи на оптички влакна допирани со ретки елементи на Земјата (Erbium ER, Thulium TM, Praseodymium PR, Rubidium ND, итн.), Главно засилувачи на влакна со влакна на Ербиум (Едфа), како и засилувачи на влакна со влакна од Thulium (TDFA) и засилувачи на влакна со пратеодимиум (PDFA), итн.
(3) Нелинеарни засилувачи на влакна, главно засилувачи на рамански влакна (FRA, засилувач на влакна Раман). Главната споредба на перформансите на овие оптички засилувачи е прикажана во табелата
EDFA (Ербиум допирани засилувач на влакна)
Мулти-ниво на ласерски систем може да се формира со допирање на кварцното влакно со ретки елементи на земјата (како што се ND, ER, PR, TM, итн.), А светлото на влезниот сигнал е директно засилена под дејството на светлината на пумпата. По давањето соодветни повратни информации, се формира ласер на влакна. Работната бранова должина на засилувачот на влакна од ND-допирана е 1060Nm и 1330nm, а неговиот развој и примена се ограничени заради отстапување од најдобрата порта за мијалник за комуникација со оптички влакна и други причини. Оперативните бранови должини на EDFA и PDFA се соодветно во прозорецот со најниска загуба (1550nm) и нулта дисперзија на бранова должина (1300nm) комуникација со оптички влакна, а TDFA работи во S-band, кои се многу погодни за апликации за комуникациски оптички влакна. Особено Едфа, најбрзиот развој, е практичен.
НаPRinciple of Edfa
Основната структура на ЕДФА е прикажана на Слика 1 (а), која главно е составена од активен медиум (силициумско влакно со ербиум-допирани со должина од десетици метри, со јадро со дијаметар од 3-5 микрони и концентрација на допинг на (25-1000) x10-6), извор на светлина на пумпата (990 или 1480nm LD), оптички спојувач и оптички изолација. Светлината на сигналот и светлината на пумпата можат да се пропагираат во иста насока (кодирективно пумпање), спротивни насоки (обратно пумпање) или двете насоки (двонасочно пумпање) во влакната Ербиум. Кога светлината на сигналот и светлината на пумпата се вбризгуваат во влакното ербиум во исто време, јони на Ербиум се возбудени на високо енергетско ниво под дејството на светлината на пумпата (Слика 1 (б), систем на три нивоа) и брзо се распаѓа на метастабилното ниво на енергија, кога се враќа во земјата состојба под дејството на дејството на сигналот за инцидент, тој емитува фото-светло, тој емитува фото-светло, тој емитува фото-светло на сигналот, што е засилено. Слика 1 (в) е неговиот засилен спектар на спонтана емисија (ASE) со голем опсег (до 20-40nm) и два врвови што одговараат на 1530nm и 1550nm, соодветно.
Главните предности на ЕДФА се голема добивка, голема ширина на опсег, голема излезна моќност, висока ефикасност на пумпата, ниска загуба на вметнување и нечувствителност во состојбата на поларизација.
2. Проблеми со оптички засилувачи на влакна
Иако оптичкиот засилувач (особено ЕДФА) има многу извонредни предности, тој не е идеален засилувач. Покрај дополнителниот шум што го намалува SNR на сигналот, има и некои други недостатоци, како што се:
- Нерамномерност на спектарот на добивка во рамките на широчината на опсегот на засилувачот влијае на перформансите на мулти-канална засилување;
- Кога се каскадираат оптички засилувачи, ќе се акумулираат ефектите од бучавата на ASE, дисперзијата на влакна и нелинеарните ефекти.
Овие проблеми мора да се земат предвид во дизајнот на апликации и системот.
3. Примена на оптички засилувач во системот за комуникација со оптички влакна
Во системот за комуникација со оптички влакна,Оптички засилувач на влакнаМоже да се користи не само како засилувач на засилување на моќноста на предавателот за да се зголеми моќноста на преносот, туку и како пред-засилувач на приемникот за подобрување на чувствителноста на примање, а исто така може да го замени и традиционалниот оптичко-електро-електро-оптички повторувач, да го прошири растојанието на преносот и да ја реализира целата оптичка комуникација.
Во системите за комуникација со оптички влакна, главните фактори кои го ограничуваат растојанието на преносот се загуба и дисперзија на оптичкото влакно. Користејќи извор на светлина со тесен спектар или работа во близина на брановата должина на нулта дисперзија, влијанието на дисперзија на влакна е мало. Овој систем не треба да изврши целосна регенерација на тајмингот на сигналот (3R реле) на секоја реле станица. Доволно е директно да се засили оптичкиот сигнал со оптички засилувач (реле 1R). Оптички засилувачи можат да се користат не само во системите за стебло на долги растојанија, туку и во мрежите за дистрибуција на оптички влакна, особено во системите WDM, за да се засилат повеќе канали истовремено.
1) Примена на оптички засилувачи во системите за комуникација со оптички влакна на трупот
Сл. 2 е шематски дијаграм за примена на оптички засилувач во системот за комуникација на оптички влакна на трупот. (а) Сликата покажува дека оптичкиот засилувач се користи како засилувач за зајакнување на моќноста на предавателот и пред-засилувачот на приемникот, така што растојанието што не се враќа е двојно зголемено. На пример, усвојување на EDFA, систем на пренос Растојанието од 1,8 GB/s се зголемува од 120 км на 250 км или дури достигнува 400 км. Слика 2 (б)-(г) е примена на оптички засилувачи во мулти-релејни системи; Слика (б) е традиционалниот режим на реле 3R; Слика (в) е мешан режим на реле на 3R повторувачи и оптички засилувачи; Слика 2 (г) Тоа е сеоптички режим на реле; Во сите оптички комуникациски систем, тој не вклучува кола за тајминг и регенерација, така што е бит-транспарентен и нема ограничување на „електронско размахване за шише“. Сè додека е заменета опремата за испраќање и примање на двата краја, лесно е да се надополни од ниска стапка на висока стапка, а оптичкиот засилувач не треба да се замени.
2) Примена на оптички засилувач во мрежата за дистрибуција на оптички влакна
Предностите на висока моќност на оптички засилувачи (особено EDFA) се многу корисни во мрежите за дистрибуција на широкопојасен интернет (како што еCATVМрежи). Традиционалната мрежа CATV усвојува коаксијален кабел, кој треба да се засили на секои неколку стотици метри, а радиусот на услугата на мрежата е околу 7 км. Мрежата со оптички влакна CATV со употреба на оптички засилувачи не само што значително може да го зголеми бројот на дистрибуирани корисници, туку и во голема мерка да ја прошири мрежната патека. Неодамнешните случувања покажаа дека дистрибуцијата на оптички влакна/хибриден (HFC) ги привлекува предностите на двете и има силна конкурентност.
Слика 4 е пример за мрежа за дистрибуција на оптички влакна за модулација на AM-VSB на 35 канали на ТВ. Изворот на светлина на предавателот е DFB-LD со бранова должина од 1550nm и излезна моќност од 3,3dBm. Користејќи 4 -ниво EDFA како засилувач за дистрибуција на моќност, неговата влезна моќност е околу -6dbm, а неговата излезна моќност е околу 13dBm. Чувствителност на оптички приемник -9.2d BM. По 4 нивоа на дистрибуција, вкупниот број на корисници достигна 4,2 милиони, а мрежната патека е повеќе од десетици километри. Пондерираниот однос сигнал-бучава на тестот беше поголем од 45dB, а ЕДФА не предизвика намалување на ГО.
Време на објавување: АПР-23-2023