1. luokitteluFiberAmpriferit
Optisia vahvistimia on kolme päätyyppiä:
(1) puolijohdeoptinen vahvistin (SOA, puolijohdeoptinen vahvistin);
(2) Optiset kuituvahvistimet, jotka on seostettu harvinaisten maametallien elementeillä (Erbium ER, Thulium TM, Prasaseodymium PR, Rubidium ND jne.), Pääasiassa Erbium-seostetut kuituvahvistimet (EDFA), samoin kuin Thulium-seostetut kuituvahvistimet (TDFA) ja praseodymium-seostetut kuituvahvistimet (PDFA) jne.
(3) Epälineaariset kuituvahvistimet, pääasiassa kuituvahvistimet (FRA, kuitu Raman -vahvistin). Näiden optisten vahvistimien tärkein suorituskykyvertailu on esitetty taulukossa
EDFA (Erbium -seostettu kuituvahvistin)
Monitasoinen laserjärjestelmä voidaan muodostaa dopoimalla kvartsikuitu harvinaisten maametallien elementtien kanssa (kuten ND, ER, PR, TM jne.), Ja tulosignaalin valo vahvistetaan suoraan pumpun valon vaikutuksesta. Kun on annettu asianmukaista palautetta, muodostuu kuitulaser. ND-seostetun kuituvahvistimen työaallonpituus on 1060 nm ja 1330 nm, ja sen kehitys ja sovellus ovat rajoitettuja johtuen poikkeamasta kuituoptisen viestinnän parhaasta pesuallasta ja muista syistä. EDFA: n ja PDFA: n toiminta-aallonpituudet ovat vastaavasti pienimmän tappion (1550 nm) ja nolla-dispersion aallonpituuden (1300 nm) optisen kuituviestinnän, ja TDFA toimii S-kaistalla, jotka ovat erittäin sopivia optisiin kuituviestintäjärjestelmän sovelluksiin. Erityisesti EDFA, nopein kehitys, on ollut käytännöllinen.
SePEDFA: n Rinciple
EDFA: n perusrakenne on esitetty kuviossa 1 (A), joka koostuu pääasiassa aktiivisesta väliaineesta (ERBIUM-seostetut piidioksidikuidut noin kymmenien mittarien pituisiksi, 3-5-mikronin ytimen halkaisija ja (25-1000) x10-6), pumpun valonlähde (990 tai 1480NM LD), optisen koplerin ja optisen isolaarin. Signaalivalo ja pumpun valo voivat levittää samaan suuntaan (kodirektionaalinen pumppaus), vastakkaiset suunnat (käänteispumppu) tai molemmat suunnat (kaksisuuntainen pumppaus) Erbium -kuidussa. Kun signaalivalo ja pumpun valo injektoidaan Erbium-kuituun samanaikaisesti, erbium-ionit ovat innostuneita korkeasta energiatasosta pumpun valon vaikutuksesta (kuva 1 (b), kolmitasoinen järjestelmä) ja hajoaa nopeasti metastabiilin energiatasoon, kun se palaa maatilaan tapahtuvan signaalin valon toiminnan alla, se kuvaa signaalin valoa vastaavaa fotoneja. Kuvio 1 (c) on sen monistettu spontaani emissio (ASE) -spektri, jolla on suuri kaistanleveys (enintään 20-40 nm) ja kaksi piikkiä, jotka vastaavat vastaavasti 1530 nm ja 1550 nm.
EDFA: n tärkeimmät edut ovat suuri voitto, suuri kaistanleveys, korkea lähtöteho, korkea pumpun hyötysuhde, alhainen lisäyshäviö ja tunteettomuuden polarisaatiotilaan.
2. Kuituoptisten vahvistimien ongelmat
Vaikka optisella vahvistimella (erityisesti EDFA) on monia erinomaisia etuja, se ei ole ihanteellinen vahvistin. Signaalin SNR: n vähentäneen lisämelun lisäksi on joitain muita puutteita, kuten:
- vahvistusspektrin epätasaisuus vahvistimen kaistanleveys vaikuttaa monikanavaiseen vahvistussuorituskykyyn;
- Kun optiset vahvistimet kaskadoitetaan, ASE -kohinan, kuitujen dispersion ja epälineaaristen vaikutusten vaikutukset kerääntyvät.
Nämä kysymykset on otettava huomioon sovelluksissa ja järjestelmän suunnittelussa.
3. Optisen vahvistimen soveltaminen optisen kuituviestintäjärjestelmään
Optisen kuituviestintäjärjestelmässäKuituoptinen vahvistinVoidaan käyttää lähettimen voimankorotusvahvistimena siirtotehon lisäämiseksi, vaan myös vastaanottimen esivahvistimena vastaanottavan herkkyyden parantamiseksi, ja se voi myös korvata perinteisen optisen sähköisen optisen toistimen pidentämiseksi läpäisyetäisyyden ja toteuttamaan kaiken optisen viestinnän.
Optisten kuitujen viestintäjärjestelmissä pääosaa rajoittavat tärkeimmät tekijät ovat optisen kuidun menetys ja leviäminen. Kuitujen dispersion vaikutus on pieni käyttämällä kapeaa spektrin valonlähdettä tai työskentelemällä lähellä nollakatkaisua aallonpituutta. Tämän järjestelmän ei tarvitse suorittaa signaalin ajoituksen täydellistä uudistumista (3R -rele) jokaisella releasemalla. Riittää, että optisen signaalin on suoritettava suoraan optisella vahvistimella (1R -rele). Optisia vahvistimia voidaan käyttää paitsi pitkän matkan runkojärjestelmissä myös optisten kuitujakeluverkoissa, etenkin WDM-järjestelmissä, monien kanavien vahvistamiseksi samanaikaisesti.
1) Optisten vahvistimien soveltaminen tavaratilan optisissa kuituviestintäjärjestelmissä
Kuvio 2 on kaavio optisen vahvistimen soveltamisesta tavaratilan optisen kuituviestintäjärjestelmään. (a) Kuva osoittaa, että optista vahvistinta käytetään lähettimen tehonvahvistimena ja vastaanottimen esivahvistimena siten, että ei-relay-etäisyys kaksinkertaistuu. Esimerkiksi EDFA: n, järjestelmän lähetys Etäisyys 1,8 Gt/s kasvaa 120 km: stä 250 km: iin tai jopa saavuttaa 400 km. Kuvio 2 (b)-(d) on optisten vahvistimien soveltaminen moniriitosjärjestelmissä; Kuva (b) on perinteinen 3R -relotila; Kuvio (C) on 3R -toistimien ja optisten vahvistimien sekoitettu releamo; Kuvio 2 (d) Se on koko optinen releke; All-optisessa viestintäjärjestelmässä se ei sisällä ajoitus- ja uudistamispiirejä, joten se on bithparent, eikä ”elektroninen pullon viiksen” rajoituksia ole. Niin kauan kuin molemmissa päissä olevat lähetys- ja vastaanottolaitteet vaihdetaan, on helppo päivittää alhaisesta nopeudesta korkeaan nopeuteen, eikä optista vahvistinta tarvitse vaihtaa.
2) Optisen vahvistimen soveltaminen optisen kuidun jakeluverkossa
Optisten vahvistimien (erityisesti EDFA) suuritehoiset tuotosetut ovat erittäin hyödyllisiä laajakaista- jakeluverkoissa (esimerkiksiCatvVerkot). Perinteinen CATV -verkko hyväksyy koaksiaalikaapelin, joka on vahvistettava useiden satojen metrin välein, ja verkon palvelun säde on noin 7 km. Optisia vahvistimia käyttävien optisten kuitu CATV -verkkojen avulla ei vain lisätä huomattavasti hajautettujen käyttäjien määrää, vaan myös laajentaa huomattavasti verkkopolkua. Viimeaikainen kehitys on osoittanut, että optisen kuidun/hybridin (HFC) jakautuminen johtaa molempien vahvuuksiin ja sillä on vahva kilpailukyky.
Kuvio 4 on esimerkki optisen kuidun jakeluverkosta 35 TV: n kanavan AM-VSB-modulaatiolle. Lähettimen valonlähde on DFB-LD, jonka aallonpituus on 1550 nm ja lähtöteho 3,3 dBm. Käyttämällä 4 -tason EDFA: ta virranjakeluvahvistimena, sen syöttöteho on noin -6dBm ja sen lähtöteho on noin 13 dBm. Optinen vastaanottimen herkkyys -9,2d BM. Neljän jakeluasteen jälkeen käyttäjien kokonaismäärä on saavuttanut 4,2 miljoonaa ja verkkopolku on enemmän kuin kymmeniä kilometrejä. Testin painotettu signaali-kohinasuhde oli suurempi kuin 45 dB, ja EDFA ei aiheuttanut CSO: n vähenemistä.
Viestin aika: huhtikuu-23-2023