1. Klassifikazzjoni ta 'FiberAmplifiers
Hemm tliet tipi ewlenin ta 'amplifikaturi ottiċi:
(1) amplifikatur ottiku tas-semikondutturi (SOA, amplifikatur ottiku tas-semikondutturi);
(2) Amplifikaturi tal-fibra ottika doped b'elementi rari tad-dinja (Erbium ER, Thulium TM, Praseodymium PR, Rubidium ND, eċċ.), Prinċipalment amplifikaturi tal-fibra doped erbium (EDFA), kif ukoll amplifikaturi tal-fibra doped thulium (TDFA) u amplifikaturi tal-fibra doped praseodymium (PDFA), eċċ.
(3) Amplifikaturi tal-fibra mhux lineari, prinċipalment amplifikaturi tal-fibra Raman (FRA, amplifikatur tal-fibra Raman). Il-paragun ewlieni tal-prestazzjoni ta 'dawn l-amplifikaturi ottiċi huwa muri fit-tabella
EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier)
Sistema bil-lejżer b'ħafna livelli tista 'tiġi ffurmata billi doping il-fibra tal-kwarz b'elementi tad-dinja rari (bħal ND, ER, PR, TM, eċċ.), U d-dawl tas-sinjal tal-input huwa amplifikat direttament taħt l-azzjoni tad-dawl tal-pompa. Wara li tipprovdi feedback xieraq, huwa ffurmat laser tal-fibra. It-tul ta 'mewġa ta' ħidma tal-amplifikatur tal-fibra doped ND huwa 1060nm u 1330nm, u l-iżvilupp u l-applikazzjoni tiegħu huma limitati minħabba devjazzjoni mill-aħjar port tal-sink tal-komunikazzjoni tal-fibra ottika u raġunijiet oħra. It-tul ta 'mewġ operattiv ta' EDFA u PDFA huma rispettivament fit-tieqa ta 'l-inqas telf (1550nm) u tul ta' mewġa ta 'tixrid żero (1300nm) ta' komunikazzjoni tal-fibra ottika, u TDFA jaħdem fil-banda S, li huma adattati ħafna għall-applikazzjonijiet tas-sistema ta 'komunikazzjoni tal-fibra ottika. Speċjalment EDFA, l-iktar żvilupp mgħaġġel, kien prattiku.
IlPRinciple of Edfa
L-istruttura bażika ta 'EDFA hija murija fil-Figura 1 (a), li hija magħmula prinċipalment minn mezz attiv (fibra tas-silika dopjata b'erbiju madwar għexieren ta' metri twila, b'dijametru tal-qalba ta '3-5 mikron u konċentrazzjoni ta' doping ta '(25-1000 x10-6), sors tad-dawl tal-pompa (990 jew 1480nm LD), coupler ottiku u iżolatur ottiku. Id-dawl tas-sinjal u d-dawl tal-pompa jistgħu jinfirxu fl-istess direzzjoni (ippumpjar codirezzjonali), direzzjonijiet opposti (ippumpjar b'lura) jew iż-żewġ direzzjonijiet (ippumpjar bidirezzjonali) fil-fibra erbium. When the signal light and the pump light are injected into the erbium fiber at the same time, the erbium ions are excited to a high energy level under the action of the pump light (Figure 1 (b), a three-level system), and quickly decay to the metastable energy level , when it returns to the ground state under the action of the incident signal light, it emits photons corresponding to the signal light, so that the signal is amplified. Il-Figura 1 (c) hija l-ispettru ta 'emissjoni spontanja amplifikata tagħha (ASE) b'wisa' tal-frekwenza kbir (sa 20-40nm) u żewġ quċċati li jikkorrispondu għal 1530nm u 1550nm rispettivament.
Il-vantaġġi ewlenin ta 'EDFA huma qligħ għoli, wisa' tal-frekwenza kbira, qawwa għolja tal-ħruġ, effiċjenza għolja tal-pompa, telf ta 'inserzjoni baxxa, u insensittività għal stat ta' polarizzazzjoni.
2. Problemi b'amplifikaturi ottiċi tal-fibra
Għalkemm l-amplifikatur ottiku (speċjalment l-EDFA) għandu ħafna vantaġġi pendenti, mhuwiex amplifikatur ideali. Minbarra l-istorbju addizzjonali li jnaqqas l-SNR tas-sinjal, hemm xi nuqqasijiet oħra, bħal:
- L-inugwaljanza tal-ispettru tal-qligħ fil-wisa 'tal-frekwenza tal-amplifikatur taffettwa l-prestazzjoni tal-amplifikazzjoni b'ħafna kanali;
- Meta l-amplifikaturi ottiċi jiġu kaskati, l-effetti tal-ħoss ASE, it-tixrid tal-fibra u l-effetti mhux lineari se jakkumulaw.
Dawn il-kwistjonijiet għandhom jiġu kkunsidrati fl-applikazzjoni u fid-disinn tas-sistema.
3. Applikazzjoni ta 'amplifikatur ottiku f'sistema ta' komunikazzjoni tal-fibra ottika
Fis-sistema ta 'komunikazzjoni tal-fibra ottika,Amplifikatur ottiku tal-fibraJista 'jintuża mhux biss bħala amplifikatur ta' spinta ta 'enerġija tat-trasmettitur biex iżżid il-qawwa ta' trasmissjoni, iżda wkoll bħala preamplifikatur tar-riċevitur biex ittejjeb is-sensittività li tirċievi, u tista 'tissostitwixxi wkoll ir-ripetitur tradizzjonali ottiku-elettriku-ottiku, biex testendi d-distanza ta' trasmissjoni u tirrealizza l-komunikazzjoni ottika kollha.
Fis-sistemi ta 'komunikazzjoni tal-fibra ottika, il-fatturi ewlenin li jillimitaw id-distanza ta' trasmissjoni huma t-telf u t-tixrid tal-fibra ottika. Bl-użu ta 'sors ta' dawl ta 'spettru dejjaq, jew li jaħdem ħdejn it-tul ta' mewġa ta 'dispersjoni żero, l-influwenza tat-tixrid tal-fibra hija żgħira. Din is-sistema m'għandhiex għalfejn twettaq riġenerazzjoni sħiħa tal-ħin tas-sinjal (relay 3R) f'kull stazzjon tar-relay. Huwa biżżejjed li jamplifika direttament is-sinjal ottiku b'amplifikatur ottiku (1R relay). Amplifikaturi ottiċi jistgħu jintużaw mhux biss f'sistemi ta 'zokk ta' distanza twila iżda wkoll f'netwerks ta 'distribuzzjoni ta' fibra ottika, speċjalment f'sistemi WDM, biex jamplifikaw kanali multipli fl-istess ħin.
1) Applikazzjoni ta 'amplifikaturi ottiċi f'sistemi ta' komunikazzjoni tal-fibra ottika taz-zokk
Il-Fig. 2 hija dijagramma skematika tal-applikazzjoni tal-amplifikatur ottiku fis-sistema ta ’komunikazzjoni tal-fibra ottika. (a) L-istampa turi li l-amplifikatur ottiku jintuża bħala l-amplifikatur tal-ispinta tal-qawwa tat-trasmettitur u l-preamplifikatur tar-riċevitur sabiex id-distanza mhux tar-relay tkun irduppjata. Pereżempju, l-adozzjoni ta 'EDFA, it-trasmissjoni tas-sistema Id-distanza ta '1.8GB / s tiżdied minn 120km sa 250km jew saħansitra tilħaq 400km. Il-Figura 2 (b) - (d) hija l-applikazzjoni ta 'amplifikaturi ottiċi f'sistemi b'ħafna relay; Il-Figura (b) hija l-mod tradizzjonali tar-relay 3R; Il-Figura (C) hija l-mod tar-relay imħallat ta 'ripetituri 3R u amplifikaturi ottiċi; Figura 2 (d) hija mod ta 'relay ottiku kollu; F'sistema ta 'komunikazzjoni ottika kollha, ma tinkludix ċirkwiti ta' żmien u riġenerazzjoni, u għalhekk hija bit-trażparenti, u m'hemm l-ebda restrizzjoni ta '"whisker tal-flixkun elettroniku". Sakemm it-tagħmir li jibgħat u jirċievi fiż-żewġt itruf jinbidel, huwa faċli li taġġorna minn rata baxxa għal rata għolja, u l-amplifikatur ottiku m'għandux għalfejn jiġi sostitwit.
2) Applikazzjoni ta 'amplifikatur ottiku f'netwerk ta' distribuzzjoni tal-fibra ottika
Il-vantaġġi tal-ħruġ ta 'enerġija għolja ta' amplifikaturi ottiċi (speċjalment EDFA) huma utli ħafna fin-netwerks ta 'distribuzzjoni tal-broadband (bħalCatvNetwerks). In-netwerk tradizzjonali CATV jadotta kejbil koassjali, li jeħtieġ li jiġi amplifikat kull mijiet ta 'metri, u r-raġġ tas-servizz tan-netwerk huwa ta' madwar 7km. In-netwerk ottiku tal-fibra CATV bl-użu ta 'amplifikaturi ottiċi mhux biss jista' jżid ħafna n-numru ta 'utenti distribwiti, iżda wkoll jespandi bil-kbir il-passaġġ tan-netwerk. Żviluppi riċenti wrew li d-distribuzzjoni tal-fibra ottika / ibrida (HFC) tiġbed il-vantaġġi tat-tnejn u għandha kompetittività qawwija.
Il-Figura 4 hija eżempju ta 'netwerk ta' distribuzzjoni tal-fibra ottika għall-modulazzjoni AM-VSB ta '35 stazzjon 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 b'erba' livelli bħala amplifikatur tad-distribuzzjoni tal-qawwa, il-qawwa tal-input tagħha hija ta 'madwar -6dbm, u l-qawwa tal-ħruġ tagħha hija ta' 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-passaġġ tan-netwerk huwa aktar minn għexieren ta 'kilometri. Il-proporzjon tas-sinjal-ħoss ippeżat tat-test kien akbar minn 45dB, u l-EDFA ma kkawżatx tnaqqis fis-CSO.
Ħin ta 'wara: April-23-2023