1. SınıflandırmasıFiberAyükselticiler
Üç ana optik amplifikatör türü vardır:
(1) Yarı İletken Optik Yükselteç (SOA, Yarı İletken Optik Yükselteç);
(2) Nadir toprak elementleri (erbiyum Er, tülyum Tm, praseodimyum Pr, rubidyum Nd, vb.) ile katkılanmış optik fiber amplifikatörler, esas olarak erbiyum katkılı fiber amplifikatörler (EDFA), ayrıca tülyum katkılı fiber amplifikatörler (TDFA) ve praseodimyum katkılı fiber amplifikatörler (PDFA), vb.
(3) Doğrusal olmayan fiber amplifikatörler, esas olarak fiber Raman amplifikatörleri (FRA, Fiber Raman Amplifier).Bu optik amplifikatörlerin ana performans karşılaştırması tabloda gösterilmektedir.
EDFA (Erbiyum Katkılı Fiber Amplifikatör)
Kuvars elyafını nadir toprak elementleriyle (Nd, Er, Pr, Tm vb.) katkılayarak çok seviyeli bir lazer sistemi oluşturulabilir ve giriş sinyal ışığı, pompa ışığının etkisi altında doğrudan güçlendirilir.Uygun geri bildirim sağlandıktan sonra fiber lazer oluşturulur.Nd katkılı fiber amplifikatörün çalışma dalga boyu 1060nm ve 1330nm olup, fiber optik iletişimin en iyi alıcı portundan sapma ve diğer nedenlerden dolayı geliştirilmesi ve uygulanması sınırlıdır.EDFA ve PDFA'nın çalışma dalga boyları sırasıyla fiber optik iletişimin en düşük kaybı (1550nm) ve sıfır dağılım dalga boyu (1300nm) penceresindedir ve TDFA, fiber optik iletişim sistemi uygulamaları için çok uygun olan S-bandında çalışır. .Özellikle en hızlı gelişme olan EDFA pratik olmuştur.
PEDFA ilkesi
EDFA'nın temel yapısı, esas olarak aktif bir ortamdan (yaklaşık onlarca metre uzunluğunda, 3-5 mikron çekirdek çapına ve (25) katkı konsantrasyonuna sahip erbiyum katkılı silika fiberden oluşan) Şekil 1(a)'da gösterilmektedir. -1000)x10-6), pompa ışık kaynağı (990 veya 1480nm LD), optik kuplör ve optik izolatör.Erbiyum lifinde sinyal ışığı ve pompa ışığı aynı yönde (eş yönlü pompalama), zıt yönlerde (ters pompalama) veya her iki yönde (çift yönlü pompalama) yayılabilir.Sinyal ışığı ve pompa ışığı aynı anda erbiyum fibere enjekte edildiğinde, pompa ışığının etkisi altında erbiyum iyonları yüksek enerji seviyesine kadar uyarılır (Şekil 1 (b), üç seviyeli bir sistem), ve olay sinyal ışığının etkisi altında temel duruma geri döndüğünde, yarı kararlı enerji seviyesine hızlı bir şekilde bozunur, sinyalin güçlendirilmesi için sinyal ışığına karşılık gelen fotonlar yayar.Şekil 1 (c), geniş bir bant genişliğine (20-40 nm'ye kadar) ve sırasıyla 1530 nm ve 1550 nm'ye karşılık gelen iki tepe noktasına sahip güçlendirilmiş spontan emisyon (ASE) spektrumudur.
EDFA'nın ana avantajları yüksek kazanç, geniş bant genişliği, yüksek çıkış gücü, yüksek pompa verimliliği, düşük ekleme kaybı ve polarizasyon durumuna duyarsızlığıdır.
2. Fiber Optik Amplifikatörlerle İlgili Sorunlar
Optik amplifikatörün (özellikle EDFA) birçok üstün avantajı olmasına rağmen ideal bir amplifikatör değildir.Sinyalin SNR'sini azaltan ek gürültüye ek olarak, aşağıdaki gibi başka eksiklikler de vardır:
- Amplifikatörün bant genişliği içindeki kazanç spektrumunun eşitsizliği, çok kanallı amplifikasyon performansını etkiler;
- Optik amplifikatörler kademeli olarak bağlandığında ASE gürültüsünün, fiber dağılımının ve doğrusal olmayan etkilerin etkileri birikecektir.
Uygulama ve sistem tasarımında bu konuların dikkate alınması gerekir.
3. Fiber Optik İletişim Sisteminde Optik Amplifikatörün Uygulanması
Fiber optik iletişim sisteminde,Fiber Optik Amplifikatörİletim gücünü artırmak için sadece vericinin güç yükseltme amplifikatörü olarak değil, aynı zamanda alma hassasiyetini artırmak için alıcının ön amplifikatörü olarak da kullanılabilir ve ayrıca iletimi uzatmak için geleneksel optik-elektrik-optik tekrarlayıcının yerini alabilir. Mesafe ve tüm optik iletişimi gerçekleştirin.
Fiber optik haberleşme sistemlerinde iletim mesafesini sınırlayan temel faktörler fiberin kaybı ve dağılmasıdır.Dar spektrumlu bir ışık kaynağı kullanıldığında veya sıfır dağılımlı dalga boyuna yakın bir yerde kullanıldığında, fiber dağılımının etkisi küçüktür.Bu sistemin her aktarma istasyonunda tam sinyal zamanlaması yenilemesi (3R rölesi) gerçekleştirmesine gerek yoktur.Optik sinyali bir optik amplifikatör (1R rölesi) ile doğrudan yükseltmek yeterlidir.Optik amplifikatörler yalnızca uzun mesafeli ana hat sistemlerinde değil aynı zamanda fiber optik dağıtım ağlarında, özellikle WDM sistemlerinde, birden fazla kanalı aynı anda yükseltmek için kullanılabilir.
1) Optik Yükselteçlerin Ana Optik Fiber İletişim Sistemlerinde Uygulanması
Şekil 2, optik amplifikatörün ana fiber optik iletişim sisteminde uygulanmasının şematik bir diyagramıdır.(a) resim, optik amplifikatörün, vericinin güç yükseltme amplifikatörü ve alıcının ön amplifikatörü olarak kullanıldığını, böylece röle dışı mesafenin iki katına çıktığını göstermektedir.Örneğin, EDFA'nın benimsenmesi, sistem iletimi 1,8 Gb/s'lik mesafe 120 km'den 250 km'ye, hatta 400 km'ye kadar çıkıyor.Şekil 2 (b)-(d), çoklu röleli sistemlerde optik yükselteçlerin uygulanmasını göstermektedir;Şekil (b) geleneksel 3R aktarma modudur;Şekil (c), 3R tekrarlayıcıların ve optik amplifikatörlerin karma röle modudur;Şekil 2 (d) Tamamen optik bir röle modudur;Tamamen optik bir iletişim sisteminde zamanlama ve yenileme devreleri içermez, dolayısıyla bit şeffaftır ve "elektronik şişe bıyık" kısıtlaması yoktur.Her iki uçtaki gönderme ve alma ekipmanı değiştirildiği sürece, düşük hızdan yüksek hıza yükseltme kolaydır ve optik amplifikatörün değiştirilmesine gerek yoktur.
2) Optik Amplifikatörün Optik Fiber Dağıtım Ağında Uygulanması
Optik amplifikatörlerin (özellikle EDFA) yüksek güç çıkışı avantajları, geniş bant dağıtım ağlarında (örneğinCATVAğlar).Geleneksel CATV ağı, her birkaç yüz metrede bir güçlendirilmesi gereken koaksiyel kabloyu kullanır ve ağın hizmet yarıçapı yaklaşık 7 km'dir.Optik amplifikatörleri kullanan fiber optik CATV ağı, yalnızca dağıtılmış kullanıcı sayısını büyük ölçüde artırmakla kalmaz, aynı zamanda ağ yolunu da büyük ölçüde genişletir.Son gelişmeler, optik fiber/hibrit (HFC) dağıtımının her ikisinin de güçlü yanlarını taşıdığını ve güçlü bir rekabet gücüne sahip olduğunu göstermiştir.
Şekil 4, 35 TV kanalının AM-VSB modülasyonu için bir optik fiber dağıtım ağı örneğidir.Vericinin ışık kaynağı, 1550nm dalga boyuna ve 3,3dBm çıkış gücüne sahip DFB-LD'dir.4 seviyeli EDFA'yı güç dağıtım amplifikatörü olarak kullanan giriş gücü yaklaşık -6dBm ve çıkış gücü yaklaşık 13dBm'dir.Optik alıcı hassasiyeti -9,2d Bm.4 seviyeli dağıtımdan sonra toplam kullanıcı sayısı 4,2 milyona ulaştı ve ağ yolu onlarca kilometreden fazla.Testin ağırlıklı sinyal-gürültü oranı 45dB'den büyüktü ve EDFA, CSO'da bir azalmaya neden olmadı.
Gönderim zamanı: Nis-23-2023