1. Pengelasan bagiFiberApenguat
Terdapat tiga jenis utama penguat optik:
(1) Penguat Optik Semikonduktor (SOA, Penguat Optik Semikonduktor);
(2) Penguat gentian optik didopkan dengan unsur nadir bumi (erbium Er, thulium Tm, praseodymium Pr, rubidium Nd, dll.), terutamanya penguat gentian terdop erbium (EDFA), serta penguat gentian terdop thulium (TDFA) dan penguat gentian terdop praseodymium (PDFA), dsb.
(3) Penguat gentian bukan linear, terutamanya penguat gentian Raman (FRA, Penguat Raman Gentian).Perbandingan prestasi utama penguat optik ini ditunjukkan dalam jadual
EDFA (Penguat Fiber Doped Erbium)
Sistem laser pelbagai peringkat boleh dibentuk dengan mendopan gentian kuarza dengan unsur nadir bumi (seperti Nd, Er, Pr, Tm, dsb.), dan lampu isyarat input terus dikuatkan di bawah tindakan cahaya pam.Selepas memberikan maklum balas yang sesuai, laser gentian terbentuk.Panjang gelombang kerja penguat gentian Nd-doped ialah 1060nm dan 1330nm, dan pembangunan serta penggunaannya terhad disebabkan oleh sisihan daripada pelabuhan sinki terbaik komunikasi gentian optik dan sebab-sebab lain.Panjang gelombang operasi EDFA dan PDFA masing-masing berada dalam tetingkap kehilangan terendah (1550nm) dan panjang gelombang penyebaran sifar (1300nm) komunikasi gentian optik, dan TDFA beroperasi dalam jalur-S, yang sangat sesuai untuk aplikasi sistem komunikasi gentian optik .Terutamanya EDFA, pembangunan yang paling pesat, telah praktikal.
ThePdetail EDFA
Struktur asas EDFA ditunjukkan dalam Rajah 1(a), yang kebanyakannya terdiri daripada medium aktif (gentian silika doped erbium sepanjang kira-kira puluhan meter, dengan diameter teras 3-5 mikron dan kepekatan doping (25). -1000)x10-6), sumber cahaya pam (990 atau 1480nm LD), pengganding optik dan pengasing optik.Lampu isyarat dan cahaya pam boleh merambat dalam arah yang sama (pengepam koarah), arah yang bertentangan (pengepam terbalik) atau kedua-dua arah (pengepam dua arah) dalam gentian erbium.Apabila lampu isyarat dan lampu pam disuntik ke dalam gentian erbium pada masa yang sama, ion erbium teruja ke tahap tenaga yang tinggi di bawah tindakan lampu pam (Rajah 1 (b), sistem tiga peringkat), dan cepat mereput ke tahap tenaga metastabil, apabila ia kembali ke keadaan asas di bawah tindakan cahaya isyarat kejadian, ia memancarkan foton sepadan dengan cahaya isyarat, supaya isyarat dikuatkan.Rajah 1 (c) ialah spektrum pelepasan spontan (ASE) yang diperkuat dengan lebar jalur yang besar (sehingga 20-40nm) dan dua puncak sepadan dengan 1530nm dan 1550nm masing-masing.
Kelebihan utama EDFA ialah keuntungan tinggi, lebar jalur yang besar, kuasa keluaran yang tinggi, kecekapan pam yang tinggi, kehilangan sisipan yang rendah, dan ketidakpekaan terhadap keadaan polarisasi.
2. Masalah dengan Penguat Gentian Optik
Walaupun penguat optik (terutamanya EDFA) mempunyai banyak kelebihan yang luar biasa, ia bukanlah penguat yang ideal.Sebagai tambahan kepada bunyi tambahan yang mengurangkan SNR isyarat, terdapat beberapa kelemahan lain, seperti:
- Ketidaksamaan spektrum perolehan dalam lebar jalur penguat menjejaskan prestasi penguatan berbilang saluran;
- Apabila penguat optik dilantunkan, kesan hingar ASE, serakan gentian dan kesan tak linear akan terkumpul.
Isu-isu ini mesti dipertimbangkan dalam reka bentuk aplikasi dan sistem.
3. Aplikasi Penguat Optik dalam Sistem Komunikasi Gentian Optik
Dalam sistem komunikasi gentian optik, yangPenguat Gentian Optikboleh digunakan bukan sahaja sebagai penguat rangsangan kuasa pemancar untuk meningkatkan kuasa penghantaran, tetapi juga sebagai preamplifier penerima untuk meningkatkan sensitiviti penerimaan, dan juga boleh menggantikan pengulang optik-elektrik-optik tradisional, untuk memanjangkan penghantaran jarak dan merealisasikan komunikasi semua optik.
Dalam sistem komunikasi gentian optik, faktor utama yang mengehadkan jarak penghantaran ialah kehilangan dan penyebaran gentian optik.Menggunakan sumber cahaya spektrum sempit, atau bekerja berhampiran panjang gelombang penyebaran sifar, pengaruh penyebaran gentian adalah kecil.Sistem ini tidak perlu melakukan penjanaan pemasaan isyarat lengkap (3R relay) di setiap stesen geganti.Ia adalah mencukupi untuk terus menguatkan isyarat optik dengan penguat optik (geganti 1R).Penguat optik boleh digunakan bukan sahaja dalam sistem batang jarak jauh tetapi juga dalam rangkaian pengedaran gentian optik, terutamanya dalam sistem WDM, untuk menguatkan berbilang saluran secara serentak.
1) Aplikasi Penguat Optik dalam Sistem Komunikasi Gentian Optik Batang
Rajah 2 ialah gambarajah skema aplikasi penguat optik dalam sistem komunikasi gentian optik batang.(a) gambar menunjukkan bahawa penguat optik digunakan sebagai penguat rangsangan kuasa penghantar dan prapenguat penerima supaya jarak bukan geganti digandakan.Contohnya, menggunakan EDFA, sistem penghantaran jarak 1.8Gb/s meningkat daripada 120km kepada 250km malah mencecah 400km.Rajah 2 (b)-(d) ialah aplikasi penguat optik dalam sistem berbilang geganti;Rajah (b) ialah mod geganti 3R tradisional;Rajah (c) ialah mod geganti campuran pengulang 3R dan penguat optik;Rajah 2 (d) Ia ialah mod geganti semua optik;dalam sistem komunikasi semua optik, ia tidak termasuk litar pemasaan dan penjanaan semula, jadi ia agak telus, dan tiada sekatan "misai botol elektronik".Selagi peralatan menghantar dan menerima di kedua-dua hujung diganti, Mudah untuk menaik taraf daripada kadar rendah kepada kadar tinggi, dan penguat optik tidak perlu diganti.
2) Aplikasi Penguat Optik dalam Rangkaian Pengedaran Gentian Optik
Kelebihan keluaran kuasa tinggi penguat optik (terutamanya EDFA) sangat berguna dalam rangkaian pengedaran jalur lebar (sepertiCATVRangkaian).Rangkaian CATV tradisional menggunakan kabel sepaksi, yang perlu dikuatkan setiap beberapa ratus meter, dan radius perkhidmatan rangkaian adalah kira-kira 7km.Rangkaian CATV gentian optik menggunakan penguat optik bukan sahaja dapat meningkatkan bilangan pengguna yang diedarkan, tetapi juga meluaskan laluan rangkaian.Perkembangan terkini telah menunjukkan bahawa taburan gentian optik/hibrid (HFC) menarik kekuatan kedua-duanya dan mempunyai daya saing yang kuat.
Rajah 4 ialah contoh rangkaian pengedaran gentian optik untuk modulasi AM-VSB bagi 35 saluran TV.Sumber cahaya pemancar ialah DFB-LD dengan panjang gelombang 1550nm dan kuasa output 3.3dBm.Menggunakan EDFA 4 peringkat sebagai penguat pengagihan kuasa, kuasa inputnya adalah kira-kira -6dBm, dan kuasa outputnya ialah kira-kira 13dBm.Kepekaan penerima optik -9.2d Bm.Selepas 4 peringkat pengedaran, jumlah pengguna telah mencecah 4.2 juta, dan laluan rangkaian lebih daripada berpuluh-puluh kilometer.Nisbah isyarat-ke-bunyi wajaran ujian adalah lebih besar daripada 45dB, dan EDFA tidak menyebabkan pengurangan dalam CSO.
Masa siaran: Apr-23-2023