1. Pag -uuri ngFIberAmga mplifier
Mayroong tatlong pangunahing uri ng mga optical amplifier:
(1) semiconductor optical amplifier (SOA, semiconductor optical amplifier);
(2) Ang mga optical fiber amplifier na doped na may mga bihirang elemento ng lupa (Erbium ER, Thulium TM, Praseodymium PR, Rubidium ND, atbp.), Pangunahing erbium-doped fiber amplifier (Edfa), pati na rin ang thulium-doped fiber amplifier (TDFA) at praseodymium-doped fiber amplifier (PDFA), atbp.
. Ang pangunahing paghahambing sa pagganap ng mga optical amplifier na ito ay ipinapakita sa talahanayan
EDFA (Erbium doped fiber amplifier)
Ang isang multi-level na sistema ng laser ay maaaring mabuo sa pamamagitan ng pag-doping ng hibla ng kuwarts na may mga bihirang elemento ng lupa (tulad ng ND, ER, PR, TM, atbp.), At ang ilaw ng signal ng input ay direktang pinalakas sa ilalim ng pagkilos ng ilaw ng bomba. Matapos magbigay ng naaangkop na puna, nabuo ang isang laser laser. Ang nagtatrabaho na haba ng haba ng haba ng nd-doped fiber amplifier ay 1060nm at 1330nm, at ang pag-unlad at aplikasyon nito ay limitado dahil sa paglihis mula sa pinakamahusay na port ng fiber optic na komunikasyon at iba pang mga kadahilanan. Ang mga operating wavelength ng EDFA at PDFA ay ayon sa pagkakabanggit sa window ng pinakamababang pagkawala (1550Nm) at zero pagkakalat ng daluyong (1300Nm) ng optical fiber na komunikasyon, at ang TDFA ay nagpapatakbo sa S-band, na kung saan ay angkop para sa mga aplikasyon ng optical fiber na mga aplikasyon ng komunikasyon. Lalo na ang EDFA, ang pinakamabilis na pag -unlad, ay naging praktikal.
AngPRinciple ng Edfa
Ang pangunahing istraktura ng EDFA ay ipinapakita sa Figure 1 (a), na higit sa lahat ay binubuo ng isang aktibong daluyan (erbium-doped silica fiber tungkol sa sampu-sampung metro ang haba, na may isang pangunahing diameter ng 3-5 microns at isang doping na konsentrasyon ng (25-1000) x10-6), pump light source (990 o 1480NM LD), optical coupler at optical isolator. Ang ilaw ng ilaw at pump light ay maaaring magpalaganap sa parehong direksyon (codirectional pumping), kabaligtaran ng mga direksyon (reverse pumping) o parehong direksyon (bidirectional pumping) sa erbium fiber. Kapag ang ilaw ng signal at ang ilaw ng bomba ay na-injected sa erbium fiber nang sabay, ang mga erbium ion ay nasasabik sa isang mataas na antas ng enerhiya sa ilalim ng pagkilos ng pump light (Larawan 1 (b), isang three-level system), at mabilis na nabubulok sa antas ng enerhiya na metastable, kapag bumalik ito sa estado ng lupa sa ilalim ng pagkilos ng insidente signal light, ito ay naglalabas ng mga photon na naaayon sa signal light, upang ang signal ay nagpapasiklab. Ang Figure 1 (c) ay pinalakas na spontaneous emission (ASE) spectrum na may malaking bandwidth (hanggang sa 20-40nm) at dalawang mga taluktok na naaayon sa 1530nm at 1550Nm ayon sa pagkakabanggit.
Ang pangunahing bentahe ng EDFA ay mataas na pakinabang, malaking bandwidth, mataas na output power, mataas na kahusayan ng bomba, mababang pagkawala ng pagpasok, at insensitivity sa estado ng polariseysyon.
2. Ang mga problema sa mga optical amplifier ng hibla
Bagaman ang optical amplifier (lalo na ang EDFA) ay maraming natitirang pakinabang, hindi ito isang mainam na amplifier. Bilang karagdagan sa karagdagang ingay na binabawasan ang SNR ng signal, mayroong ilang iba pang mga pagkukulang, tulad ng:
- Ang hindi pagkakapantay-pantay ng gain spectrum sa loob ng bandwidth ng amplifier ay nakakaapekto sa pagganap ng pagpapalakas ng multi-channel;
- Kapag ang mga optical amplifier ay naka -cascaded, ang mga epekto ng ingay ng ASE, pagkakalat ng hibla at mga nonlinear effects ay maaipon.
Ang mga isyung ito ay dapat isaalang -alang sa disenyo ng application at system.
3. Application ng Optical Amplifier sa Optical Fiber Communication System
Sa Optical Fiber Communication System, angFiber optical amplifierMaaaring magamit hindi lamang bilang isang power boost amplifier ng transmiter upang madagdagan ang kapangyarihan ng paghahatid, kundi pati na rin bilang isang preamplifier ng tatanggap upang mapagbuti ang pagtanggap ng sensitivity, at maaari ring palitan ang tradisyonal na optical-electrical-optical repeater, upang mapalawak ang distansya ng paghahatid at mapagtanto ang lahat-optical na komunikasyon.
Sa mga optical system ng komunikasyon ng hibla, ang pangunahing mga kadahilanan na naglilimita sa distansya ng paghahatid ay ang pagkawala at pagpapakalat ng optical fiber. Gamit ang isang makitid na spectrum light source, o nagtatrabaho malapit sa zero-dispersion wavelength, maliit ang impluwensya ng pagpapakalat ng hibla. Ang sistemang ito ay hindi kailangang magsagawa ng kumpletong pagbabagong -buhay ng signal ng signal (3R relay) sa bawat istasyon ng relay. Ito ay sapat na upang direktang palakasin ang optical signal na may isang optical amplifier (1R relay). Ang mga optical amplifier ay maaaring magamit hindi lamang sa mga long-distance na mga sistema ng trunk kundi pati na rin sa mga optical na pamamahagi ng hibla, lalo na sa mga sistema ng WDM, upang palakasin ang maraming mga channel nang sabay-sabay.
1) Application ng mga optical amplifier sa trunk optical fiber communication system
Ang Fig. 2 ay isang diagram ng eskematiko ng aplikasyon ng optical amplifier sa sistema ng komunikasyon ng trunk optical fiber. . Halimbawa, ang pag -ampon ng EDFA, ang paghahatid ng system Ang distansya ng 1.8GB/s ay nagdaragdag mula sa 120km hanggang 250km o umabot sa 400km. Ang Figure 2 (b)-(d) ay ang aplikasyon ng mga optical amplifier sa mga multi-relay system; Ang Figure (b) ay ang tradisyonal na mode ng relay ng 3R; Ang Figure (C) ay ang halo -halong mode ng relay ng mga 3R repeater at optical amplifier; Larawan 2 (d) Ito ay isang all-optical relay mode; Sa isang all-optical na sistema ng komunikasyon, hindi kasama ang mga tiyempo at pagbabagong-buhay na mga circuit, kaya ito ay medyo-transparent, at walang "electronic bote whisker" na paghihigpit. Hangga't ang pagpapadala at pagtanggap ng mga kagamitan sa magkabilang dulo ay pinalitan, madaling mag -upgrade mula sa isang mababang rate hanggang sa isang mataas na rate, at ang optical amplifier ay hindi kailangang mapalitan.
2) Application ng Optical Amplifier sa Optical Fiber Distribution Network
Ang mga bentahe ng mataas na kuryente ng mga optical amplifier (lalo na ang EDFA) ay lubhang kapaki -pakinabang sa mga network ng pamamahagi ng broadband (tulad ngCatvMga network). Ang tradisyunal na network ng CATV ay nagpatibay ng coaxial cable, na kailangang palakihin bawat ilang daang metro, at ang radius ng serbisyo ng network ay halos 7km. Ang optical fiber catv network gamit ang mga optical amplifier ay hindi lamang maaaring madagdagan ang bilang ng mga ipinamamahaging mga gumagamit, ngunit lubos din na mapalawak ang landas ng network. Ang mga kamakailang pag -unlad ay nagpakita na ang pamamahagi ng optical fiber/hybrid (HFC) ay kumukuha ng mga lakas ng pareho at may malakas na kompetisyon.
Ang Figure 4 ay isang halimbawa ng isang optical fiber na pamamahagi ng network para sa modulation ng AM-VSB ng 35 na mga channel ng TV. Ang ilaw na mapagkukunan ng transmiter ay DFB-LD na may haba ng haba ng 1550Nm at output power na 3.3dbm. Gamit ang 4 -level na EDFA bilang isang amplifier ng pamamahagi ng kuryente, ang lakas ng pag -input nito ay tungkol sa -6dBM, at ang lakas ng output nito ay tungkol sa 13dBm. Optical Receiver Sensitivity -9.2d BM. Matapos ang 4 na antas ng pamamahagi, ang kabuuang bilang ng mga gumagamit ay umabot sa 4.2 milyon, at ang landas ng network ay higit pa sa sampu -sampung kilometro. Ang bigat na signal-to-ingay na ratio ng pagsubok ay mas malaki kaysa sa 45dB, at ang EDFA ay hindi naging sanhi ng pagbawas sa CSO.
Oras ng Mag-post: Abr-23-2023