1. طبقه بندی ازFاوبرAمگسفریز
سه نوع اصلی تقویت کننده نوری وجود دارد:
(1) تقویت کننده نوری نیمه هادی (SOA ، تقویت کننده نوری نیمه هادی).
(2) تقویت کننده های فیبر نوری با عناصر خاکی نادر (Erbium ER ، Thulium TM ، Praseodymium PR ، Rubidium ND و غیره) ، عمدتاً تقویت کننده فیبر دوپ شده Erbium (EDFA) ، و همچنین تقویت کننده فیبر دوپ شده Thulium (TDFA) و تقویت کننده فیبر دوپ شده Praseodymium (PDFA) و غیره.
(3) تقویت کننده فیبر غیرخطی ، به طور عمده تقویت کننده فیبر رامان (FRA ، تقویت کننده فیبر رامان). مقایسه اصلی عملکرد این آمپلی فایرهای نوری در جدول نشان داده شده است
EDFA (تقویت کننده فیبر دوپ شده Erbium)
یک سیستم لیزر چند سطحی را می توان با دوپینگ فیبر کوارتز با عناصر خاکی نادر (مانند ND ، ER ، PR ، TM و غیره) تشکیل داد و چراغ سیگنال ورودی مستقیماً تحت عمل نور پمپ تقویت می شود. پس از ارائه بازخورد مناسب ، لیزر فیبر تشکیل می شود. طول موج کار تقویت کننده فیبر ND-doped 1060nm و 1330nm است و توسعه و کاربرد آن به دلیل انحراف از بهترین درگاه سینک ارتباط فیبر نوری و دلایل دیگر محدود است. طول موج عملیاتی EDFA و PDFA به ترتیب در پنجره کمترین ضرر (1550 نانومتر) و طول موج پراکندگی صفر (1300 نانومتر) ارتباط فیبر نوری است و TDFA در باند S فعالیت می کند ، که برای برنامه های ارتباطی نوری بسیار مناسب است. به خصوص EDFA ، سریعترین پیشرفت ، عملی بوده است.
درPRinciple of Edfa
The basic structure of EDFA is shown in Figure 1(a), which is mainly composed of an active medium (erbium-doped silica fiber about tens of meters long, with a core diameter of 3-5 microns and a doping concentration of (25-1000)x10-6) , pump light source (990 or 1480nm LD), optical coupler and optical isolator. نور سیگنال و نور پمپ می تواند در همان جهت (پمپاژ رمزگذاری) ، جهت های مخالف (پمپاژ معکوس) یا هر دو جهت (پمپاژ دو طرفه) در فیبر Erbium پخش شود. هنگامی که چراغ سیگنال و نور پمپ به طور همزمان به فیبر Erbium تزریق می شود ، یون های Erbium تحت عملکرد نور پمپ (شکل 1 (b) ، یک سیستم سه سطح) به سطح انرژی بالایی هیجان زده می شوند ، و به سرعت فرو می روند ، هنگامی که به حالت زیرزمین تحت عمل از عمل از نور سیگنال INCIDENT REPLUITY استفاده می شود ، از نور سیگنال استفاده می کند ، از نور سیگنال استفاده می کند و از نور سیگنال استفاده می کند. شکل 1 (c) طیف انتشار خود به خودی (ASE) تقویت شده آن با پهنای باند بزرگ (حداکثر 20-40 نانومتر) و دو قله مربوط به 1530 نانومتر و 1550nm است.
مزایای اصلی EDFA سود بالا ، پهنای باند بزرگ ، قدرت خروجی بالا ، راندمان پمپ بالا ، از دست دادن کم درج و عدم حساسیت به حالت قطبش است.
2. مشکلات تقویت کننده های نوری فیبر
اگرچه تقویت کننده نوری (به ویژه EDFA) دارای مزایای برجسته بسیاری است ، اما یک تقویت کننده ایده آل نیست. علاوه بر سر و صدای اضافی که باعث کاهش SNR سیگنال می شود ، کاستی های دیگری نیز وجود دارد ، مانند:
- ناهموار بودن طیف افزایش در پهنای باند تقویت کننده بر عملکرد تقویت چند کانال تأثیر می گذارد.
- هنگامی که تقویت کننده های نوری آبشار شوند ، اثرات سر و صدای ASE ، پراکندگی فیبر و اثرات غیرخطی جمع می شود.
این موضوعات باید در طراحی و طراحی سیستم در نظر گرفته شود.
3. استفاده از تقویت کننده نوری در سیستم ارتباطی فیبر نوری
در سیستم ارتباطی فیبر نوری ،تقویت کننده نوری فیبرمی تواند نه تنها به عنوان یک تقویت کننده تقویت کننده برق از فرستنده برای افزایش قدرت انتقال ، بلکه به عنوان یک پیش تقویت کننده گیرنده برای بهبود حساسیت دریافت کننده مورد استفاده قرار گیرد و همچنین می تواند جایگزین تکرار کننده سنتی نوری-الکتریکی-نوری شود ، تا فاصله انتقال را گسترش دهد و ارتباط تمام نوری را تحقق بخشد.
در سیستم های ارتباطی فیبر نوری ، عوامل اصلی محدود کردن فاصله انتقال ، از بین رفتن و پراکندگی فیبر نوری است. با استفاده از یک منبع نور طیف باریک یا کار در نزدیکی طول موج پراکندگی صفر ، تأثیر پراکندگی فیبر اندک است. این سیستم نیازی به انجام بازسازی زمان کامل سیگنال (3R رله) در هر ایستگاه رله ندارد. برای تقویت مستقیم سیگنال نوری با یک تقویت کننده نوری (رله 1R) کافی است. از آمپلی فایرهای نوری نه تنها در سیستم های تنه مسافت طولانی بلکه در شبکه های توزیع فیبر نوری ، به ویژه در سیستم های WDM ، می توان برای تقویت چندین کانال به طور همزمان استفاده کرد.
1) استفاده از آمپلی فایرهای نوری در سیستم های ارتباطی فیبر نوری تنه
شکل 2 یک نمودار شماتیک از کاربرد تقویت کننده نوری در سیستم ارتباطی فیبر نوری تنه است. (الف) تصویر نشان می دهد که از تقویت کننده نوری به عنوان تقویت کننده تقویت کننده برق فرستنده و پیش تقویت کننده گیرنده استفاده می شود تا فاصله غیر رکورد دو برابر شود. به عنوان مثال ، اتخاذ EDFA ، انتقال سیستم فاصله 1.8 گیگابایت در ثانیه از 120 کیلومتر به 250 کیلومتر افزایش می یابد یا حتی به 400 کیلومتر می رسد. شکل 2 (b)-(d) کاربرد تقویت کننده های نوری در سیستم های چند رله است. شکل (ب) حالت رله سنتی 3R است. شکل (c) حالت رله مخلوط 3R و تقویت کننده های نوری است. شکل 2 (د) یک حالت رله تمام نوری است. در یک سیستم ارتباطی تمام نوری ، مدارهای زمان بندی و بازسازی را شامل نمی شود ، بنابراین کمی شفاف است و هیچ محدودیتی "ویسر بطری الکترونیکی" وجود ندارد. تا زمانی که تجهیزات ارسال کننده و دریافت در هر دو انتها جایگزین شود ، به راحتی می توان از نرخ پایین به نرخ بالایی ارتقا یافت و آمپلی فایر نوری نیازی به تعویض ندارد.
2) استفاده از تقویت کننده نوری در شبکه توزیع فیبر نوری
مزایای تولید بالا از تقویت کننده های نوری (به ویژه EDFA) در شبکه های توزیع پهنای باند بسیار مفید است (مانندگربهشبکه ها). شبکه سنتی CATV کابل کواکسیال را اتخاذ می کند ، که باید هر چند صد متر تقویت شود و شعاع خدمات شبکه در حدود 7 کیلومتر است. شبکه فیبر نوری CATV با استفاده از آمپلی فایرهای نوری نه تنها می تواند تعداد کاربران توزیع شده را تا حد زیادی افزایش دهد ، بلکه مسیر شبکه را تا حد زیادی گسترش می دهد. تحولات اخیر نشان داده است که توزیع فیبر/هیبرید نوری (HFC) نقاط قوت هر دو را جلب کرده و از رقابت قوی برخوردار است.
شکل 4 نمونه ای از شبکه توزیع فیبر نوری برای مدولاسیون AM-VSB از 35 کانال تلویزیون است. منبع نور فرستنده DFB-LD با طول موج 1550 نانومتر و توان خروجی 3.3dBm است. با استفاده از EDFA 4 سطح به عنوان تقویت کننده توزیع برق ، قدرت ورودی آن در حدود -6dbm است و قدرت خروجی آن در حدود 13dbm است. حساسیت گیرنده نوری -9.2d BM. پس از 4 سطح توزیع ، تعداد کل کاربران به 4.2 میلیون رسیده است و مسیر شبکه بیش از ده ها کیلومتر است. نسبت سیگنال به نویز وزنی آزمایش بیشتر از 45dB بود و EDFA باعث کاهش CSO نمی شود.
زمان پست: آوریل -23-2023