1FIberAMPLIFIRES
Yra trys pagrindiniai optinių stiprintuvų tipai:
(1) puslaidininkinis optinis stiprintuvas (SOA, puslaidininkių optinis stiprintuvas);
(2) Optinių pluoštų stiprintuvai, sujungti su retais žemės elementais (Erbium ER, Thulium TM, Praseodimium PR, Rubidium ND ir kt.), Daugiausia Erbio ląstelinių pluoštų stiprintuvų (EDFA), taip pat Thulium-ložolių pluošto stiprintuvai (TDFA) ir Praseodimio pluošto stiprintuvai (PDFA) ir kt.
(3) Netiesiniai pluošto stiprintuvai, daugiausia pluošto Ramano stiprintuvai (FRA, pluošto Ramano stiprintuvas). Pagrindinis šių optinių stiprintuvų našumo palyginimas parodytas lentelėje
EDFA („Erbium“ pluošto stiprintuvas)
Daugiapakopę lazerinę sistemą galima suformuoti dopuojant kvarco pluoštą su retais žemės elementais (tokiais kaip ND, ER, PR, TM ir kt.), O įvesties signalo lemputė tiesiogiai amplifikuojama veikiant siurblio šviesai. Pateikus tinkamus atsiliepimus, susidaro pluošto lazeris. ND-luobinio pluošto stiprintuvo veikiantis bangos ilgis yra 1060NM ir 1330 nm, o jo vystymasis ir pritaikymas yra ribotas dėl nukrypimo nuo geriausio optinio pluošto kriauklės prievado ir kitų priežasčių. EDFA ir PDFA veikimo bangos ilgiai yra atitinkamai mažiausių nuostolių (1550 nm) ir nulinio dispersijos bangos ilgio (1300 nm) lange optinio pluošto ryšio, o TDFA veikia S juostoje, kuri yra labai tinkama optinio pluošto ryšių sistemos veikimui. Ypač EDFA, greičiausias vystymasis, buvo praktiškas.
PEDFA RICIPLE
Pagrindinė EDFA struktūra parodyta 1 paveiksle (a), kurį daugiausia sudaro aktyvi terpė (Erbio-ledinis silicio dioksido pluoštas maždaug dešimčių metrų ilgio, kurio šerdies skersmuo yra 3–5 mikronų ir dopingo koncentracija (25–1000) x10-6), siurblio šviesos šaltinis (990 arba 1480Nm Ld), optinė kaupiklio ir optinis. Signalo šviesa ir siurblio šviesa gali sklisti ta pačia kryptimi (kodeksinis siurbimas), priešingomis kryptimis (atvirkštinis siurbimas) arba abiem kryptimis (dvikryptis siurbimas) „Erbium“ skaiduloje. Kai signalo lemputė ir siurblio lemputė įšvirkščiami į „Erbium“ pluoštą tuo pačiu metu, „Erbium“ jonai sujaudina aukštą energijos lygį, veikiant siurblio šviesai (1 pav. (B), trijų lygių sistema), ir greitai suyra metastabiliai energijos lygiui, kai jis grįžta į žemės būseną, veikiant įvykio signalui, ji skleidžia fotonus, atitinkančius signalo šviesą, o tai yra Amplifikacija. 1 pav. (C) yra jo amplifikuotas savaiminio emisijos (ASE) spektras su dideliu pralaidumu (iki 20–40 nm) ir dvi smailės, atitinkančios atitinkamai 1530 nm ir 1550 nm.
Pagrindiniai EDFA pranašumai yra didelis padidėjimas, didelis pralaidumas, didelė išėjimo galia, didelis siurblio efektyvumas, mažo įterpimo nuostoliai ir nejautrumas poliarizacijos būsenai.
2. Pluošto optinių stiprintuvų problemos
Nors optinis stiprintuvas (ypač EDFA) turi daugybę puikių pranašumų, tai nėra idealus stiprintuvas. Be papildomo triukšmo, kuris sumažina signalo SNR, yra keletas kitų trūkumų, tokių kaip:
- stiprinimo spektro netolygumas stiprintuvo pralaidumas daro įtaką daugiakanaliniam amplifikacijos našumui;
- Kai kaskaduojami optiniai stiprintuvai, kaupiasi ASE triukšmo, pluošto dispersijos ir netiesinio poveikio poveikis.
Šios problemos turi būti svarstomos kuriant ir sistemoje.
3. Optinio stiprintuvo taikymas optinio pluošto ryšių sistemoje
Optinio pluošto ryšių sistemojePluošto optinis stiprintuvasGali būti naudojamas ne tik kaip siųstuvo galios stiprinimo stiprintuvas, siekiant padidinti perdavimo galią, bet ir kaip imtuvo išankstinis stiprintuvas, siekiant pagerinti priėmimo jautrumą, taip pat gali pakeisti tradicinį optinio-elektrektro optinį kartotuvą, kad būtų galima išplėsti perdavimo atstumą ir realizuoti visą optinį ryšį.
Optinio pluošto ryšių sistemose pagrindiniai veiksniai, ribojantys perdavimo atstumą, yra optinio pluošto nuostoliai ir dispersija. Naudojant siauro spektro šviesos šaltinį arba dirbant šalia nulinio dispersijos bangos ilgio, pluošto dispersijos įtaka yra maža. Šiai sistemai nereikia atlikti visiško signalo laiko regeneracijos (3R relės) kiekvienoje relės stotyje. Pakanka tiesiogiai sustiprinti optinį signalą optiniu stiprintuvu (1R relė). Optiniai stiprintuvai gali būti naudojami ne tik tolimojo kamieno sistemose, bet ir optinio pluošto paskirstymo tinkluose, ypač WDM sistemose, kad būtų galima vienu metu sustiprinti kelis kanalus.
1) Optinių stiprintuvų taikymas bagažinės optinio pluošto ryšių sistemose
2 pav. Yra optinio stiprintuvo pritaikymo bagažinės optinio pluošto ryšio sistemoje schema. (A) Paveikslėlis rodo, kad optinis stiprintuvas naudojamas kaip siųstuvo stiprinimo stiprintuvas ir imtuvo stiprintuvas taip, kad neliko atstumas be religijos būtų dvigubai didesnis. Pavyzdžiui, priėmimas EDFA, sistemos perdavimas Atstumas 1,8 GB/s padidėja nuo 120 km iki 250 km arba net pasiekia 400 km. 2 pav. (B)-(D) yra optinių stiprintuvų taikymas daugiapakopiuose sistemose; (B) paveikslas yra tradicinis 3R relės režimas; C paveikslas yra mišrus 3R kartotuvų ir optinių stiprintuvų relės režimas; 2 paveikslas (d) Tai yra optinis relės režimas; Visos optinės ryšio sistemoje joje nėra laiko nustatymo ir regeneravimo grandinių, todėl ji yra bitų permatoma ir nėra jokio „elektroninio butelio ūso“ apribojimo. Kol siunčiama ir priima įrangą abiejuose galuose, nesunku atnaujinti nuo mažo greičio į didelį greitį, o optinio stiprintuvo nereikia keisti.
2) Optinio stiprintuvo taikymas optinio pluošto paskirstymo tinkle
Optinių stiprintuvų (ypač EDFA) didelės galios išėjimo pranašumai yra labai naudingi plačiajuosčio ryšio paskirstymo tinkluose (pvz.,CATVTinklai). Tradicinis CATV tinklas priima koaksialinį kabelį, kurį reikia sustiprinti kas kelis šimtus metrų, o tinklo aptarnavimo spindulys yra apie 7 km. Optinio pluošto CATV tinklas, naudojant optinius stiprintuvus, gali ne tik žymiai padidinti paskirstytų vartotojų skaičių, bet ir labai išplėsti tinklo kelią. Naujausi pokyčiai parodė, kad optinio pluošto/hibrido (HFC) pasiskirstymas padidina abiejų stipriąsias puses ir turi stiprų konkurencingumą.
4 paveikslas yra optinio pluošto paskirstymo tinklo, skirto 35 televizoriaus kanalams, optinio pluošto paskirstymo tinklo pavyzdys. Lengvas siųstuvo šaltinis yra DFB-LD, kurio bangos ilgis yra 1550 nm, o išėjimo galia yra 3,3 dbm. Naudojant 4 lygio EDFA kaip galios paskirstymo stiprintuvą, jo įvesties galia yra apie -6dbm, o jo išėjimo galia yra apie 13dbm. Optinio imtuvo jautrumas -9,2d bm. Po 4 platinimo lygių bendras vartotojų skaičius pasiekė 4,2 mln., O tinklo kelias yra daugiau nei dešimtys kilometrų. Svertinio signalo ir triukšmo bandymo santykis buvo didesnis nei 45DB, o EDFA nesumažėjo CSO.
Pašto laikas: 2012 m. Balandžio 23 d