1. Klassifikatioun vunFiberAmplifiers
Et ginn dräi Haaptarten vun opteschen Verstärker:
(1) Semiconductor Optical Amplifier (SOA, Semiconductor Optical Amplifier);
(2) Optesch Faserverstärker dotéiert mat rare Äerdelementer (erbium Er, thulium Tm, praseodym Pr, rubidium Nd, etc.), haaptsächlech erbium-dotéiert Faserverstärker (EDFA), souwéi thulium-dotéiert Faserverstärker (TDFA) a Praseodym-dotéiert Faserverstärker (PDFA), etc.
(3) Netlinear Faserverstärker, haaptsächlech Faser Raman Verstärker (FRA, Fiber Raman Verstärker). Den Haaptleeschtungsverglach vun dësen opteschen Verstärker gëtt an der Tabell gewisen
EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier)
E Multi-Level Laser System kann geformt ginn andeems d'Quarzfaser mat seltenen Äerdelementer dotéiert ginn (wéi Nd, Er, Pr, Tm, asw.), An d'Input Signallicht gëtt direkt ënner der Handlung vum Pompelliicht verstäerkt. Nom passenden Feedback gëtt e Glasfaserlaser geformt. D'Aarbechtswellelängt vum Nd-dotéierte Glasfaserverstärker ass 1060nm an 1330nm, a seng Entwécklung an Uwendung si limitéiert wéinst Ofwäichung vum beschten ënnerzegoen Hafen vun der Glasfaser-Kommunikatioun an aner Grënn. D'Betribswellelängte vun EDFA an PDFA sinn respektiv an der Fënster vum niddregsten Verloscht (1550nm) an Nulldispersiounswellelängt (1300nm) vun der optescher Faserkommunikatioun, an TDFA funktionnéiert an der S-Band, déi ganz gëeegent sinn fir optesch Faserkommunikatiounssystem Uwendungen . Besonnesch EDFA, déi séierst Entwécklung, war praktesch.
DéiPPrinzip vun EDFA
D'Basisstruktur vun EDFA gëtt an der Figur 1(a) gewisen, déi haaptsächlech aus engem aktive Medium besteet (erbium-dotéiert Silikafaser ongeféier zéng Meter laang, mat engem Kärdurchmesser vun 3-5 Mikron an enger Dopingkonzentratioun vun (25) -1000)x10-6), Pompel Liichtquell (990 oder 1480nm LD), opteschen Koppel an opteschen Isolator. Signal Liicht a Pompel Liicht kann an der selwechter Richtung propagéieren (Codirectional Pompel), Géigendeel Richtungen (Reverse Pompelen) oder béid Richtungen (bidirektional Pompelen) an der Erbium Faser. Wann d'Signallicht an d'Pompellicht gläichzäiteg an d'Erbiumfaser injizéiert ginn, ginn d'Erbium-Ionen op en héijen Energieniveau ënner der Handlung vum Pompelliicht opgereegt (Figure 1 (b), en Drei-Niveau System), a séier Zerfall op de metastasable Energie Niveau , wann et zréck an de Buedem Staat ënner der Aktioun vun der Tëschefall Signal Liichtjoer, et emittéiert Photonen entspriechend dem Signal Luucht, sou datt d'Signal verstäerkt ass. Figur 1 (c) ass säi verstäerkte spontaneous Emissioun (ASE) Spektrum mat enger grousser Bandbreedung (bis zu 20-40nm) an zwee Peaks entspriechend 1530nm respektiv 1550nm.
D'Haaptvirdeeler vun EDFA sinn héich Gewënn, grouss Bandbreedung, héich Wasserstoff Muecht, héich Pompel Effizienz, niddereg Insertion Verloscht, an Insensitivity zu Polarisatioun Staat.
2. Problemer mat Léngen opteschen Verstäerker
Och wann den opteschen Verstärker (besonnesch EDFA) vill aussergewéinlech Virdeeler huet, ass et keen ideale Verstärker. Zousätzlech zum zousätzleche Geräischer, deen den SNR vum Signal reduzéiert, ginn et e puer aner Mängel, wéi:
- Ongläichheet vum Gewënnspektrum bannent der Verstärkerbandbreedung beaflosst d'Multi-Kanal Verstäerkungsleistung;
- Wann optesch Verstärker kaskadéiert sinn, accumuléieren d'Effekter vum ASE Geräischer, Faserdispersioun an netlinear Effekter.
Dës Themen mussen an der Applikatioun a Systemdesign berücksichtegt ginn.
3. Uwendung vun opteschen Amplifier am opteschen Fiber Kommunikatioun System
Am opteschen Léngen Kommunikatioun System, derFiber Optical Amplifierkann net nëmmen als Power Boost Verstärker vum Sender benotzt ginn fir d'Transmissiounskraaft ze erhéijen, awer och als Preamplifier vum Empfänger fir d'Empfangsempfindlechkeet ze verbesseren, a kann och den traditionellen optesch-elektresch-opteschen Repeater ersetzen, fir d'Transmissioun ze verlängeren Distanz a realiséiert all-optesch Kommunikatioun.
An opteschen Faser Kommunikatiounssystemer sinn d'Haaptfaktoren, déi d'Transmissiounsdistanz limitéieren, de Verloscht an d'Dispersioun vun der optescher Faser. Mat enger schmuel Spektrum Liichtquell, oder schafft no bei der Null-Dispersiounswellelängt, ass den Afloss vun der Faserdispersioun kleng. Dëse System brauch net eng komplett Signalzäitregeneratioun (3R Relais) op all Relaisstatioun ze maachen. Et ass genuch fir den opteschen Signal direkt mat engem opteschen Verstärker (1R Relais) ze verstäerken. Optesch Verstärker kënnen net nëmmen a laang-Distanz Trunk Systemer benotzt ginn, awer och an opteschen Faser Verdeelungsnetzwierker, besonnesch a WDM Systemer, fir verschidde Kanäl gläichzäiteg ze verstäerken.
1) Uwendung vun opteschen Verstäerker an Trunk Optical Fiber Kommunikatioun Systemer
Fig. (a) d'Bild weist datt den opteschen Verstärker als Power Boost Verstärker vum Sender an de Preamplifier vum Empfänger benotzt gëtt, sou datt d'Net-Relais Distanz verduebelt gëtt. Zum Beispill, EDFA adoptéieren, d'Systemiwwerdroung Distanz vun 1.8Gb/s klëmmt vun 120km op 250km oder erreecht souguer 400km. Figur 2 (b) - (d) ass d'Applikatioun vun opteschen Verstäerker an Multi-Relais Systemer; Figur (b) ass den traditionellen 3R Relais Modus; Figur (c) ass de gemëschte Relaismodus vun 3R Repeater an opteschen Verstärker; Figur 2 (d) Et ass en all-opteschen Relais Modus; an engem all-opteschen Kommunikatioun System, et enthält net timing an Erhuelung Kreesleef, sou ass et bëssen-transparent, an et gëtt keng "elektronesch Fläsch Whisker" Restriktioun. Soulaang wéi d'Send- an Empfangsausrüstung op béide Enden ersat gëtt, ass et einfach ze upgraden vun engem nidderegen Taux op en héijen Taux, an den opteschen Verstärker muss net ersat ginn.
2) Uwendung vun opteschen Amplifier am Optical Fiber Distribution Network
Déi héich Kraaftausgangsvirdeeler vun opteschen Verstärker (besonnesch EDFA) si ganz nëtzlech a Breetbandverdeelungsnetzwierker (z.CATVNetzwierker). Den traditionelle CATV Netz adoptéiert Koaxialkabel, deen all e puer honnert Meter muss verstäerkt ginn, an de Serviceradius vum Netz ass ongeféier 7 km. Den opteschen Glasfaser CATV Netz mat opteschen Verstärker kann net nëmmen d'Zuel vun de verdeelte Benotzer staark erhéijen, awer och den Netzwee erweideren. Déi rezent Entwécklungen hu gewisen datt d'Verdeelung vun opteschen Glasfaser / Hybrid (HFC) d'Stäerkte vu béide zitt an eng staark Kompetitivitéit huet.
Figur 4 ass e Beispill vun engem opteschen Faser Verdeelungsnetz fir AM-VSB Modulatioun vun 35 TV Channels. D'Liichtquell vum Sender ass DFB-LD mat enger Wellelängt vun 1550nm an Ausgangskraaft vun 3.3dBm. Mat 4-Niveau EDFA als Kraaftverdeelungsverstärker ass seng Inputkraaft ongeféier -6dBm, a seng Ausgangskraaft ass ongeféier 13dBm. Optesch Empfängerempfindlechkeet -9.2d Bm. No 4 Verdeelungsniveauen ass d'Gesamtzuel vun de Benotzer 4,2 Milliounen erreecht, an den Netzwee ass méi wéi zéng Kilometer. De gewiichtte Signal-to-Geräischverhältnis vum Test war méi wéi 45dB, an EDFA huet keng Reduktioun vum CSO verursaacht.
Post Zäit: Apr-23-2023