1. osztályozásaFiberAmplifiók
Az optikai erősítők három fő típusa van:
(1) félvezető optikai erősítő (SOA, félvezető optikai erősítő);
(2) Az optikai szálas erősítők ritkaföldfémi elemekkel (Erbium ER, Thulium TM, Praseodyium PR, Rubidium ND stb.), Elsősorban az erbium-doppingos erősítők (EDFA), valamint a thulium-adalékolt szálas erősítők (TDFA) és a praseodymium-adalékolt szálas erősítők (PDFA) stb.
(3) Nemlineáris szálas erősítők, elsősorban a Raman erősítők (FRA, Fiber Raman erősítő). Az optikai erősítők fő teljesítmény -összehasonlítását a táblázat mutatja
EDFA (Erbium doppedszálas erősítő)
Egy többszintű lézerrendszer kialakítható a kvarcszál doppingjával ritkaföldfémek elemeivel (például ND, ER, PR, TM stb.), És a bemeneti jel fényt közvetlenül a szivattyú fény hatása alatt erősítik meg. A megfelelő visszajelzés megadása után szálas lézer alakul ki. Az ND-adalékolt szálas erősítő működési hullámhossza 1060 nm és 1330 nm, és fejlesztése és alkalmazása korlátozott a száloptikai kommunikáció és egyéb okok legjobb mosogató portjától való eltérés miatt. Az EDFA és a PDFA működési hullámhossza a legalacsonyabb veszteség (1550 nm) és a nulla diszperziós hullámhossz (1300 nm) ablakában található, és a TDFA az S-sávban működik, amelyek nagyon alkalmas az optikai szálkommunikációs rendszer alkalmazásokhoz. Különösen az EDFA, a leggyorsabb fejlemény, praktikus volt.
APRinciple of Edfa
Az EDFA alapvető szerkezetét az 1. ábra mutatja, amely elsősorban aktív közegből áll (erbium-adalékolt szilícium-dioxidszál körülbelül tíz méter hosszú, 3-5 mikron átmérőjével és doppingkoncentrációval (25-1000) x10-6), szivattyú fényforrás (990 vagy 1480nm LD), optikális párpompccal. A jelvilágítás és a szivattyú fény ugyanabba az irányba (kódolási szivattyúzás), ellentétes irányban (fordított szivattyúzás) vagy mindkét irányban (kétirányú szivattyúzás) terjedhet az erbium rostban. Amikor a jelfényt és a szivattyú fényt egyidejűleg injektálják az erbium-rostba, az erbium-ionok nagy energiaszintre izgatottak a szivattyú fény hatása alatt (1. ábra (b), egy háromszintű rendszer), és gyorsan elpusztul a metastabil energiaszint, amikor a jelzővilágításnak megfelelő, hogy a jelzőfényhez igazodjon. Az 1. c) ábra az erősített spontán emissziós (ASE) spektruma, nagy sávszélességgel (akár 20-40 nm-ig), és két csúcs, amely 1530 nm-re és 1550 nm-re felel meg.
Az EDFA fő előnyei a nagy nyereség, a nagy sávszélesség, a nagy kimeneti teljesítmény, a nagy szivattyú hatékonysága, az alacsony beillesztési veszteség és a polarizációs állapot érzékenysége.
2. Problémák a száloptikai erősítőkkel
Noha az optikai erősítőnek (különösen az EDFA -nak) számos kiemelkedő előnye van, ez nem ideális erősítő. A jel SNR -jét csökkentő kiegészítő zaj mellett vannak más hiányosságok is, például:
- Az erősítő spektrumának egyenetlensége az erősítő sávszélességében befolyásolja a többcsatornás amplifikációs teljesítményt;
- Amikor az optikai erősítők lépcsőzetesek, az ASE zaj, a rost diszperzió és a nemlineáris hatások hatása felhalmozódik.
Ezeket a kérdéseket az alkalmazás- és rendszertervezés során figyelembe kell venni.
3. Az optikai erősítő alkalmazása az optikai szálkommunikációs rendszerben
Az optikai szálkommunikációs rendszerben aRost optikai erősítőNem csak az adó energiatermelő erősítőjeként használható az átviteli teljesítmény növelésére, hanem a vevő előerősítőjeként is a fogadó érzékenység javítására, és helyettesítheti a hagyományos optikai-elektromos-optikai ismétlőt, hogy meghosszabbítsa az átviteli távolságot és megvalósítsa az egész optikai kommunikációt.
Az optikai szálkommunikációs rendszerekben az átviteli távolságot korlátozó fő tényezők az optikai szál elvesztése és diszperziója. Keskeny spektrumú fényforrás felhasználásával, vagy a nulla diszpergálási hullámhossz közelében működő munka közben a rost-diszperzió hatása kicsi. Ennek a rendszernek nem kell elvégeznie a teljes jel időzítés regenerációját (3R relé) minden reléállomáson. Elegendő az optikai jel közvetlen amplifikálásához egy optikai erősítővel (1R relé). Az optikai erősítők nemcsak a hosszú távú csomagtartó rendszerekben, hanem az optikai szál eloszlási hálózatokban is, különösen a WDM rendszerekben használhatók, hogy több csatornát egyszerre erősítsenek.
1) Optikai erősítők alkalmazása a csomagtartó optikai szálkommunikációs rendszerekben
A 2. ábra az optikai erősítő alkalmazásának vázlatos diagramja a csomagtartó optikai szálak kommunikációs rendszerében. (A) A kép azt mutatja, hogy az optikai erősítőt használják az adó teljesítmény-erősítőjeként és a vevő előerősítőjeként, hogy a nem relai távolság megduplázódjon. Például az EDFA, a rendszerátvitel elfogadása Az 1,8 GB/s távolság 120 km -ről 250 km -re növekszik, vagy akár 400 km -re is eléri. A 2 (b)-(d) ábra az optikai erősítők alkalmazása a multi-relay rendszerekben; A b) ábra a hagyományos 3R relé mód; A c) ábra a 3R ismétlők és optikai erősítők vegyes relé módja; 2. ábra (d) Ez egy all-optikai relé mód; Egy egész optikai kommunikációs rendszerben nem foglalja magában az időzítést és a regenerációs áramköröket, tehát bit-átlátszó, és nincs „elektronikus palack pofaszakáll” korlátozás. Mindaddig, amíg a küldő és fogadó berendezés mindkét végén kicserélik, könnyű frissíteni az alacsony sebességről magas sebességre, és az optikai erősítőt nem kell cserélni.
2) Optikai erősítő alkalmazása az optikai szál eloszlási hálózatban
Az optikai erősítők (különösen az EDFA) nagy teljesítményű kimeneti előnyei nagyon hasznosak a szélessávú disztribúciós hálózatokban (példáulKóccserékHálózatok). A hagyományos CATV -hálózat koaxiális kábelt alkalmaz, amelyet több száz méterenként meg kell erősíteni, és a hálózat szolgáltatási sugara körülbelül 7 km. Az optikai szálas CATV hálózat optikai erősítőkkel nemcsak nagymértékben növeli az elosztott felhasználók számát, hanem jelentősen kibővítheti a hálózati útvonalat. A legfrissebb fejlemények kimutatták, hogy az optikai szál/hibrid (HFC) eloszlása mindkettő erősségeit vonzza, és erős versenyképességgel rendelkezik.
A 4. ábra egy példa egy optikai szál-eloszlási hálózatra a TV 35 csatornájának AM-VSB modulálására. Az adó fényforrása DFB-LD, 1550 nm hullámhosszúsággal és 3,3 dBm kimeneti teljesítménygel. A 4 szintű EDFA -t használva energiaelosztó erősítőként, a bemeneti teljesítménye -6dbm, kimeneti teljesítménye körülbelül 13dbm. Optikai vevő -érzékenység -9.2D BM. A 4 elosztási szint után a felhasználók száma elérte a 4,2 milliót, és a hálózati út több, mint több tíz kilométer. A teszt súlyozott jel-zaj aránya meghaladta a 45dB-t, és az EDFA nem okozta a CSO csökkenését.
A postai idő: április-23-2023