1. KlasifikasiFiberAmplifiers
Terdapat tiga jenis utama penguat optik:
(1) penguat optik semikonduktor (SOA, penguat optik semikonduktor);
(2) Penguat gentian optik yang doped dengan unsur-unsur nadir bumi (Erbium ER, Thulium TM, Praseodymium PR, Rubidium ND, dan lain-lain), terutamanya penguat serat erbium-doped (EDFA), serta penguat gentian thulium-doped (TDFA) dan penguat serat praseodymium-doped (PDFA), dll.
(3) Penguat gentian bukan linear, terutamanya penguat Raman serat (FRA, penguat Raman serat). Perbandingan prestasi utama penguat optik ini ditunjukkan dalam jadual
EDFA (penguat serat erbium doped)
Sistem laser pelbagai peringkat boleh dibentuk dengan doping serat kuarza dengan unsur-unsur nadir bumi (seperti ND, ER, PR, TM, dan lain-lain), dan cahaya isyarat input dikuatkan secara langsung di bawah tindakan cahaya pam. Selepas memberikan maklum balas yang sesuai, laser serat terbentuk. Panjang gelombang kerja penguat serat ND-doped adalah 1060nm dan 1330nm, dan perkembangan dan aplikasinya terhad disebabkan oleh sisihan dari pelabuhan sinki terbaik komunikasi gentian optik dan sebab-sebab lain. Panjang gelombang operasi EDFA dan PDFA masing-masing dalam tetingkap kerugian terendah (1550nm) dan panjang gelombang penyebaran sifar (1300nm) komunikasi serat optik, dan TDFA beroperasi di S-band, yang sangat sesuai untuk aplikasi sistem komunikasi serat optik. Terutama EDFA, perkembangan yang paling pesat, telah praktikal.
ThePRinciple dari EDFA
Struktur asas EDFA ditunjukkan dalam Rajah 1 (a), yang kebanyakannya terdiri daripada medium aktif (serat silika erbium-doped kira-kira puluhan meter panjang, dengan diameter teras 3-5 mikron dan kepekatan doping (25-1000) X10-6) Cahaya isyarat dan cahaya pam boleh menyebarkan ke arah yang sama (mengepam codirectional), arah yang bertentangan (mengepam terbalik) atau kedua -dua arah (mengepam bidirectional) dalam serat erbium. Apabila cahaya isyarat dan cahaya pam disuntik ke dalam serat erbium pada masa yang sama, ion erbium teruja dengan tahap tenaga yang tinggi di bawah tindakan cahaya pam (Rajah 1 (b), sistem tiga peringkat), dan cepat mereput ke tahap tenaga metastabil, apabila ia kembali ke keadaan tanah di bawah tindakan isyarat yang sama. Rajah 1 (c) adalah spektrum pelepasan spontan (ASE) yang diperkuat dengan jalur lebar besar (sehingga 20-40nm) dan dua puncak yang sepadan dengan 1530nm dan 1550nm masing-masing.
Kelebihan utama EDFA adalah keuntungan tinggi, jalur lebar yang besar, kuasa output yang tinggi, kecekapan pam tinggi, kehilangan sisipan yang rendah, dan ketidakpastian kepada keadaan polarisasi.
2. Masalah dengan penguat optik serat
Walaupun penguat optik (terutamanya EDFA) mempunyai banyak kelebihan yang luar biasa, ia bukan penguat yang ideal. Sebagai tambahan kepada bunyi tambahan yang mengurangkan SNR isyarat, terdapat beberapa kekurangan lain, seperti:
- Ketidakhadiran spektrum keuntungan dalam jalur lebar penguat mempengaruhi prestasi penguatan pelbagai saluran;
- Apabila penguat optik dilancarkan, kesan bunyi ASE, penyebaran serat dan kesan tak linear akan berkumpul.
Isu -isu ini mesti dipertimbangkan dalam reka bentuk aplikasi dan sistem.
3. Penggunaan penguat optik dalam sistem komunikasi serat optik
Dalam sistem komunikasi serat optik,Penguat optik seratBoleh digunakan bukan sahaja sebagai penguat kuasa penguat pemancar untuk meningkatkan kuasa penghantaran, tetapi juga sebagai preamplifier penerima untuk meningkatkan sensitiviti penerimaan, dan juga boleh menggantikan pengulang optik optik tradisional, untuk memperluaskan jarak penghantaran dan merealisasikan komunikasi semua optik.
Dalam sistem komunikasi serat optik, faktor utama yang mengehadkan jarak penghantaran adalah kehilangan dan penyebaran serat optik. Menggunakan sumber cahaya spektrum sempit, atau bekerja berhampiran panjang gelombang sifar-penyebaran, pengaruh penyebaran serat adalah kecil. Sistem ini tidak perlu melakukan regenerasi masa isyarat lengkap (relay 3r) di setiap stesen relay. Ia mencukupi untuk menguatkan isyarat optik secara langsung dengan penguat optik (relay 1R). Penguat optik boleh digunakan bukan sahaja dalam sistem batang jarak jauh tetapi juga dalam rangkaian pengedaran serat optik, terutamanya dalam sistem WDM, untuk menguatkan pelbagai saluran secara serentak.
1) Penggunaan penguat optik dalam sistem komunikasi serat optik batang
Rajah 2 adalah gambarajah skematik aplikasi penguat optik dalam sistem komunikasi serat optik batang. (a) Gambar menunjukkan bahawa penguat optik digunakan sebagai penguat kuasa kuasa pemancar dan preamplifier penerima supaya jarak bukan relay dua kali ganda. Sebagai contoh, mengadopsi EDFA, penghantaran sistem Jarak 1.8gb/s meningkat dari 120km hingga 250km atau bahkan mencapai 400km. Rajah 2 (b)-(d) adalah penggunaan penguat optik dalam sistem multi-relay; Rajah (b) adalah mod relay 3R tradisional; Rajah (c) adalah mod relay campuran 3R pengulang dan penguat optik; Rajah 2 (d) Ia adalah mod relay semua-optik; Dalam sistem komunikasi semua-optik, ia tidak termasuk litar masa dan regenerasi, jadi ia adalah telus, dan tidak ada sekatan "botol botol elektronik". Selagi peralatan penghantaran dan penerima di kedua -dua hujung diganti, mudah untuk menaik taraf dari kadar yang rendah ke kadar yang tinggi, dan penguat optik tidak perlu diganti.
2) Penggunaan penguat optik dalam rangkaian pengedaran serat optik
Kelebihan output kuasa tinggi penguat optik (terutamanya EDFA) sangat berguna dalam rangkaian pengedaran jalur lebar (sepertiCatvRangkaian). Rangkaian CATV tradisional mengamalkan kabel sepaksi, yang perlu dikuatkan setiap beberapa ratus meter, dan radius perkhidmatan rangkaian adalah kira -kira 7km. Rangkaian CATV serat optik menggunakan penguat optik bukan sahaja dapat meningkatkan jumlah pengguna yang diedarkan, tetapi juga mengembangkan laluan rangkaian. Perkembangan baru -baru ini telah menunjukkan bahawa pengedaran serat optik/hibrid (HFC) menarik kekuatan kedua -duanya dan mempunyai daya saing yang kukuh.
Rajah 4 adalah contoh rangkaian pengedaran serat optik untuk modulasi AM-VSB 35 saluran TV. Sumber cahaya pemancar adalah DFB-LD dengan panjang gelombang 1550nm dan kuasa output 3.3dbm. Menggunakan EDFA 4 peringkat sebagai penguat pengedaran kuasa, kuasa inputnya adalah kira -kira -6dbm, dan kuasa outputnya adalah kira -kira 13dbm. Sensitiviti Penerima Optik -9.2d BM. Selepas 4 tahap pengedaran, jumlah pengguna telah mencapai 4.2 juta, dan laluan rangkaian lebih daripada puluhan kilometer. Nisbah isyarat-ke-bunyi berwajaran ujian lebih besar daripada 45dB, dan EDFA tidak menyebabkan pengurangan CSO.
Masa Post: Apr-23-2023