1. Klassifikazzjoni ta'FiberAamplifikaturi
Hemm tliet tipi ewlenin ta' amplifikaturi ottiċi:
(1) Amplifikatur Ottiku Semikonduttur (SOA, Amplifikatur Ottiku Semikonduttur);
(2) Amplifikaturi tal-fibra ottika ddoppjati b'elementi rari tad-dinja (erbju Er, tulju Tm, praseodimju Pr, rubidju Nd, eċċ.), prinċipalment amplifikaturi tal-fibra ddoppjati bl-erbju (EDFA), kif ukoll amplifikaturi tal-fibra ddoppjati bit-tulju (TDFA) u amplifikaturi tal-fibra ddoppjati bil-praseodimju (PDFA), eċċ.
(3) Amplifikaturi tal-fibra mhux lineari, prinċipalment amplifikaturi Raman tal-fibra (FRA, Fiber Raman Amplifier). It-tqabbil ewlieni tal-prestazzjoni ta' dawn l-amplifikaturi ottiċi jidher fit-tabella
EDFA (Amplifikatur tal-Fibra Doped bl-Erbium)
Sistema ta' laser b'ħafna livelli tista' tiġi ffurmata billi l-fibra tal-kwarz tiġi doppjata b'elementi rari tad-dinja (bħal Nd, Er, Pr, Tm, eċċ.), u d-dawl tas-sinjal tad-dħul jiġi amplifikat direttament taħt l-azzjoni tad-dawl tal-pompa. Wara li jiġi pprovdut feedback xieraq, jiġi ffurmat laser tal-fibra. It-tul ta' mewġa tax-xogħol tal-amplifikatur tal-fibra doppjat bin-Nd huwa 1060nm u 1330nm, u l-iżvilupp u l-applikazzjoni tiegħu huma limitati minħabba devjazzjoni mill-aħjar port tas-sink tal-komunikazzjoni tal-fibra ottika u raġunijiet oħra. It-tul ta' mewġa operattivi tal-EDFA u l-PDFA huma rispettivament fit-tieqa tal-inqas telf (1550nm) u t-tul ta' mewġa ta' dispersjoni żero (1300nm) tal-komunikazzjoni tal-fibra ottika, u t-TDFA jopera fil-medda S, li huma adattati ħafna għal applikazzjonijiet ta' sistemi ta' komunikazzjoni tal-fibra ottika. Speċjalment l-EDFA, l-aktar żvilupp mgħaġġel, kien prattiku.
Il-Pprinċipju tal-EDFA
L-istruttura bażika tal-EDFA hija murija fil-Figura 1(a), li hija magħmula prinċipalment minn mezz attiv (fibra tas-silika ddoppjata bl-erbju twila madwar għexieren ta' metri, b'dijametru tal-qalba ta' 3-5 mikroni u konċentrazzjoni ta' doping ta' (25-1000)x10-6), sors tad-dawl tal-pompa (990 jew 1480nm LD), akkoppjatur ottiku u iżolatur ottiku. Id-dawl tas-sinjal u d-dawl tal-pompa jistgħu jippropagaw fl-istess direzzjoni (ippumpjar kodirezzjonali), direzzjonijiet opposti (ippumpjar invers) jew fiż-żewġ direzzjonijiet (ippumpjar bidirezzjonali) fil-fibra tal-erbju. Meta d-dawl tas-sinjal u d-dawl tal-pompa jiġu injettati fil-fibra tal-erbju fl-istess ħin, il-joni tal-erbju jiġu eċċitati għal livell ta' enerġija għoli taħt l-azzjoni tad-dawl tal-pompa (Figura 1(b), sistema bi tliet livelli), u jitmermru malajr għal-livell ta' enerġija metastabbli, meta jirritornaw għall-istat fundamentali taħt l-azzjoni tad-dawl tas-sinjal inċidentali, jarmi fotoni li jikkorrispondu mad-dawl tas-sinjal, sabiex is-sinjal jiġi amplifikat. Il-Figura 1 (c) hija l-ispettru amplifikat tal-emissjoni spontanja (ASE) tagħha b'bandwidth kbira (sa 20-40nm) u żewġ qċaċet li jikkorrispondu għal 1530nm u 1550nm rispettivament.
Il-vantaġġi ewlenin tal-EDFA huma qligħ għoli, bandwidth kbir, qawwa għolja tal-ħruġ, effiċjenza għolja tal-pompa, telf baxx ta' inserzjoni, u insensittività għall-istat tal-polarizzazzjoni.
2. Problemi bl-Amplifikaturi tal-Fibra Ottika
Għalkemm l-amplifikatur ottiku (speċjalment l-EDFA) għandu ħafna vantaġġi eċċellenti, mhuwiex amplifikatur ideali. Minbarra l-istorbju addizzjonali li jnaqqas l-SNR tas-sinjal, hemm xi nuqqasijiet oħra, bħal:
- L-irregolarità tal-ispettru tal-qligħ fil-bandwidth tal-amplifikatur taffettwa l-prestazzjoni tal-amplifikazzjoni b'ħafna kanali;
- Meta l-amplifikaturi ottiċi jkunu kaskati, l-effetti tal-istorbju tal-ASE, it-tixrid tal-fibra u l-effetti mhux lineari jakkumulaw.
Dawn il-kwistjonijiet iridu jiġu kkunsidrati fid-disinn tal-applikazzjoni u tas-sistema.
3. Applikazzjoni ta' Amplifikatur Ottiku fis-Sistema ta' Komunikazzjoni tal-Fibra Ottika
Fis-sistema ta' komunikazzjoni tal-fibra ottika, il-Amplifikatur tal-Fibra OttikaJista' jintuża mhux biss bħala amplifikatur li jżid il-qawwa tat-trasmettitur biex iżid il-qawwa tat-trażmissjoni, iżda wkoll bħala preamplifikatur tar-riċevitur biex itejjeb is-sensittività tar-riċeviment, u jista' wkoll jissostitwixxi r-ripetitur ottiku-elettriku-ottiku tradizzjonali, biex jestendi d-distanza tat-trażmissjoni u jirrealizza komunikazzjoni ottika kollha.
Fis-sistemi ta' komunikazzjoni tal-fibra ottika, il-fatturi ewlenin li jillimitaw id-distanza tat-trażmissjoni huma t-telf u t-tixrid tal-fibra ottika. Bl-użu ta' sors ta' dawl bi spettru dejjaq, jew billi taħdem qrib it-tul ta' mewġa b'dispersjoni żero, l-influwenza tat-tixrid tal-fibra hija żgħira. Din is-sistema m'għandhiex bżonn twettaq riġenerazzjoni sħiħa tal-ħin tas-sinjal (relay 3R) f'kull stazzjon tar-relay. Huwa biżżejjed li s-sinjal ottiku jiġi amplifikat direttament b'amplifikatur ottiku (relay 1R). L-amplifikaturi ottiċi jistgħu jintużaw mhux biss f'sistemi ta' trunk fuq distanzi twal iżda wkoll f'netwerks ta' distribuzzjoni tal-fibra ottika, speċjalment f'sistemi WDM, biex jiġu amplifikati kanali multipli simultanjament.
1) Applikazzjoni ta' Amplifikaturi Ottiċi f'Sistemi ta' Komunikazzjoni bil-Fibra Ottika tat-Trunk
Il-Figura 2 hija dijagramma skematika tal-applikazzjoni tal-amplifikatur ottiku fis-sistema ta' komunikazzjoni tal-fibra ottika tat-trunk. (a) L-istampa turi li l-amplifikatur ottiku jintuża bħala l-amplifikatur tal-qawwa tat-trasmettitur u l-preamplifikatur tar-riċevitur sabiex id-distanza mhux tar-relay tiġi rduppjata. Pereżempju, bl-adozzjoni tal-EDFA, it-trażmissjoni tas-sistema Distanza ta' 1.8Gb/s tiżdied minn 120km għal 250km jew saħansitra tilħaq 400km. Il-Figura 2 (b)-(d) hija l-applikazzjoni ta' amplifikaturi ottiċi f'sistemi multi-relay; Il-Figura (b) hija l-modalità tradizzjonali tar-relay 3R; Il-Figura (c) hija l-modalità mħallta tar-relay ta' ripetituri 3R u amplifikaturi ottiċi; Il-Figura 2 (d) Hija modalità ta' relay kompletament ottika; f'sistema ta' komunikazzjoni kompletament ottika, ma tinkludix ċirkwiti ta' ħin u riġenerazzjoni, għalhekk hija trasparenti għall-bits, u m'hemm l-ebda restrizzjoni ta' "whisker elettroniku tal-flixkun". Sakemm it-tagħmir li jibgħat u jirċievi fiż-żewġt itruf jiġi mibdul, huwa faċli li taġġorna minn rata baxxa għal rata għolja, u l-amplifikatur ottiku m'għandux għalfejn jiġi mibdul.
2) Applikazzjoni ta' Amplifikatur Ottiku fin-Netwerk ta' Distribuzzjoni tal-Fibra Ottika
Il-vantaġġi tal-qawwa għolja tal-amplifikaturi ottiċi (speċjalment l-EDFA) huma utli ħafna fin-netwerks tad-distribuzzjoni tal-broadband (bħalCATVNetwerks). In-netwerk tradizzjonali tas-CATV jadotta kejbil koassjali, li jeħtieġ li jiġi amplifikat kull diversi mijiet ta' metri, u r-raġġ tas-servizz tan-netwerk huwa ta' madwar 7km. In-netwerk tas-CATV tal-fibra ottika li juża amplifikaturi ottiċi mhux biss jista' jżid ħafna n-numru ta' utenti mqassma, iżda wkoll jespandi ħafna l-mogħdija tan-netwerk. Żviluppi riċenti wrew li d-distribuzzjoni tal-fibra ottika/ibrida (HFC) tiġbed il-punti sodi tat-tnejn u għandha kompetittività qawwija.
Figura 4 hija eżempju ta' netwerk ta' distribuzzjoni tal-fibra ottika għall-modulazzjoni AM-VSB ta' 35 kanal tat-TV. Is-sors tad-dawl tat-trasmettitur huwa DFB-LD b'tul ta' mewġa ta' 1550nm u qawwa tal-ħruġ ta' 3.3dBm. Bl-użu ta' EDFA ta' 4 livelli bħala amplifikatur tad-distribuzzjoni tal-enerġija, il-qawwa tad-dħul tiegħu hija madwar -6dBm, u l-qawwa tal-ħruġ tiegħu hija madwar 13dBm. Sensittività tar-riċevitur ottiku -9.2d Bm. Wara 4 livelli ta' distribuzzjoni, in-numru totali ta' utenti laħaq 4.2 miljun, u l-mogħdija tan-netwerk hija aktar minn għexieren ta' kilometri. Il-proporzjon ponderat tas-sinjal għall-ħoss tat-test kien akbar minn 45dB, u l-EDFA ma kkawżax tnaqqis fis-CSO.
Ħin tal-posta: 23 ta' April 2023