1. sınıflandırmaFibreAmplifikatörler
Üç ana optik amplifikatör türü vardır:
(1) yarı iletken optik amplifikatör (SOA, yarı iletken optik amplifikatör);
(2) Nadir toprak elementleri (Erbium ER, Thulium TM, Praseodymium PR, Rubidyum ND, vb.) İle katkılı optik fiber amplifikatörler, esas olarak erbium katkılı lif amplifikatörleri (EDFA), ayrıca thulium katkılı fiber amplifikatörler (TDFA) ve praseodimyum katkılı fiber amplifikatörler (PDFA), vb.
(3) Doğrusal olmayan fiber amplifikatörler, esas olarak fiber Raman amplifikatörleri (FRA, fiber Raman amplifikatörü). Bu optik amplifikatörlerin ana performans karşılaştırması tabloda gösterilmiştir.
EDFA (Erbium katkılı fiber amplifikatör)
Çok seviyeli bir lazer sistemi, kuvars fiberin nadir toprak elemanları (ND, ER, PR, TM, vb. Gibi) ile katlanarak oluşturulabilir ve giriş sinyali ışığı pompa ışığının etkisi altında doğrudan amplifiye edilir. Uygun geri bildirim sağladıktan sonra, bir fiber lazer oluşur. ND katkılı fiber amplifikatörün çalışma dalga boyu 1060nm ve 1330nm'dir ve en iyi lavabo optik iletişim ve diğer nedenlerden sapma nedeniyle geliştirme ve uygulaması sınırlıdır. EDFA ve PDFA'nın çalışma dalga boyları sırasıyla en düşük kayıp (1550nm) ve optik fiber iletişimi sıfır dispersiyon dalga boyu (1300nm) penceresindedir ve TDFA, optik fiber iletişim sistemi uygulamaları için çok uygun olan S-bandında çalışır. Özellikle en hızlı gelişme olan EDFA pratik olmuştur.
.PEDFA Rinciple
EDFA'nın temel yapısı, esas olarak 3-5 mikron çekirdek çapı ve (25-1000) x10-6 doping konsantrasyonu ile pompa ışık kaynağı (990 veya 148nm ld), optik kuparci ve optik izolatörü ile aktif bir ortamdan (erbium katkılı silika fiber yaklaşık on metre uzunluğunda (erbium katkılı silika fiber) oluşur. Sinyal ışığı ve pompa ışığı, erbium fiberde aynı yönde (kodlama pompalama), zıt yönlerde (ters pompalama) veya her iki yönde (çift yönlü pompalama) yayılabilir. Sinyal ışığı ve pompa ışığı erbium lifine aynı anda enjekte edildiğinde, erbium iyonları pompa ışığının etkisi altında yüksek enerji seviyesine uyarılır (Şekil 1 (b), üç seviyeli bir sistem) ve olay sinyali ışığının etkisi altında, fotonlar yayıldığında, fotonları ortadan kaldırdığında, metastabil enerji seviyesine hızla bozulur, böylece sinyal ışığına karşılık gelir, bu şekilde fotonlar yayılır, bu da fotonlar ortaya çıkar, yani sinyal ışığına karşılık gelir. Şekil 1 (c), büyük bir bant genişliğine (20-40Nm'ye kadar) ve sırasıyla 1530nm ve 1550nm'ye karşılık gelen iki tepe noktası olan amplifiye spontan emisyon (ASE) spektrumudur.
EDFA'nın ana avantajları yüksek kazanç, büyük bant genişliği, yüksek çıkış gücü, yüksek pompa verimliliği, düşük yerleştirme kaybı ve polarizasyon durumuna duyarsızlıktır.
2. Fiber optik amplifikatörlerle ilgili sorunlar
Optik amplifikatörün (özellikle EDFA) birçok olağanüstü avantajı olmasına rağmen, ideal bir amplifikatör değildir. Sinyalin SNR'sini azaltan ek gürültüye ek olarak, aşağıdakiler gibi başka eksiklikler de vardır:
- Amplifikatör bant genişliği içindeki kazanç spektrumunun eşitsizliği, çok kanallı amplifikasyon performansını etkiler;
- Optik amplifikatörler basamaklı olduğunda, ASE gürültüsü, fiber dispersiyon ve doğrusal olmayan etkilerin etkileri birikecektir.
Bu sorunlar uygulama ve sistem tasarımında dikkate alınmalıdır.
3. Optik amplifikatörün optik fiber iletişim sistemine uygulanması
Optik fiber iletişim sisteminde,Fiber optik amplifikatörSadece iletim gücünü artırmak için vericinin bir güç artırma amplifikatörü olarak değil, aynı zamanda alıcının hassasiyetini artırmak için alıcının bir önsözleyicisi olarak kullanılabilir ve ayrıca iletim mesafesini genişletmek ve tamamen optik iletişimi gerçekleştirmek için geleneksel optik-elektrik-optik tekrarlayıcısının yerini alabilir.
Optik fiber iletişim sistemlerinde, iletim mesafesini sınırlayan ana faktörler optik fiberin kaybı ve dağılmasıdır. Dar spektrumlu bir ışık kaynağı kullanılarak veya sıfır dağılım dalga boyunun yakınında çalışarak, fiber dispersiyonunun etkisi küçüktür. Bu sistemin her röle istasyonunda tam sinyal zamanlama rejenerasyonu (3R rölesi) gerçekleştirmesi gerekmez. Optik sinyali bir optik amplifikatör (1R rölesi) ile doğrudan yükseltmek yeterlidir. Optik amplifikatörler sadece uzun mesafeli gövde sistemlerinde değil, aynı zamanda birden fazla kanalı aynı anda yükseltmek için optik fiber dağıtım ağlarında da kullanılabilir.
1) Optik amplifikatörlerin gövde optik fiber iletişim sistemlerinde uygulanması
Şekil 2, gövde optik fiber iletişim sistemine optik amplifikatörün uygulanmasının şematik bir diyagramıdır. (a) Resim, optik amplifikatörün, vericinin güç güçlendirici amplifikatörü ve alıcının ön prupifikatörü olarak kullanıldığını gösterir, böylece röle dışı mesafe iki katına çıkar. Örneğin, EDFA'nın benimsenmesi, sistem iletimi 1.8GB/s mesafe 120km'den 250km'ye yükselir veya hatta 400km'ye ulaşır. Şekil 2 (b)-(d), optik amplifikatörlerin çok yönlü sistemlerde uygulanmasıdır; Şekil (b) geleneksel 3R röle modudur; Şekil (c), 3R tekrarlayıcıların ve optik amplifikatörlerin karışık röle modudur; Şekil 2 (d) tamamen optik bir röle modudur; Tamamen optik bir iletişim sisteminde, zamanlama ve rejenerasyon devreleri içermez, bu nedenle bit şeffaftır ve “elektronik şişe bıyık” kısıtlaması yoktur. Her iki uçta gönderme ve alma ekipmanı değiştirildiği sürece, düşük bir orandan yüksek bir orana yükseltmek kolaydır ve optik amplifikatörün değiştirilmesi gerekmez.
2) Optik fiber dağıtım ağına optik amplifikatörün uygulanması
Optik amplifikatörlerin (özellikle EDFA) yüksek güç çıkışı avantajları, geniş bant dağıtım ağlarında (CatvAğlar). Geleneksel CATV ağı, her birkaç yüz metrede bir amplifiye edilmesi gereken koaksiyel kabloyu benimser ve ağın servis yarıçapı yaklaşık 7 km'dir. Optik amplifikatörler kullanan optik fiber CATV ağı sadece dağıtılmış kullanıcı sayısını büyük ölçüde arttırmakla kalmaz, aynı zamanda ağ yolunu büyük ölçüde genişletir. Son gelişmeler, optik fiber/hibrit (HFC) dağılımının her ikisinin de güçlü yönlerini çektiğini ve güçlü rekabetçiliğe sahip olduğunu göstermiştir.
Şekil 4, 35 kanal TV'nin AM-VSB modülasyonu için bir optik fiber dağılım ağı örneğidir. Vericinin ışık kaynağı, 1550nm dalga boyuna ve 3.3dbm'lik çıkış gücüne sahip DFB-LD'dir. 4 seviyeli EDFA'yı bir güç dağıtım amplifikatörü olarak kullanan giriş gücü yaklaşık -6dbm'dir ve çıkış gücü yaklaşık 13dbm'dir. Optik alıcı hassasiyeti -9.2d BM. 4 dağıtım seviyesinden sonra, toplam kullanıcı sayısı 4.2 milyona ulaştı ve ağ yolu on kilometreden fazla. Testin ağırlıklı sinyal-gürültü oranı 45dB'den büyüktü ve EDFA, STK'da bir azalmaya neden olmadı.
Gönderme Zamanı: Nisan-23-2023