1. KlassifikatsioonFiberAvõimendid
Optilisi võimendeid on kolme peamist tüüpi:
(1) Semiconductor Optical Amplifier (SOA, Semiconductor Optical Amplifier);
(2) Haruldaste muldmetallide elementidega (erbium Er, toolium Tm, praseodüüm Pr, rubiidium Nd jne) legeeritud optilised kiudvõimendid, peamiselt erbiumiga legeeritud kiudvõimendid (EDFA), aga ka tuuliumiga legeeritud kiudvõimendid (TDFA) ja praseodüümiga legeeritud kiudvõimendid (PDFA) jne.
(3) Mittelineaarsed kiudvõimendid, peamiselt kiud-Raman-võimendid (FRA, Fiber Raman Amplifier).Nende optiliste võimendite põhiline jõudluse võrdlus on toodud tabelis
EDFA (Erbiumiga legeeritud kiudvõimendi)
Mitmetasandilise lasersüsteemi saab moodustada kvartskiu dopeerimisel haruldaste muldmetallide elementidega (nagu Nd, Er, Pr, Tm jne) ja sisendsignaali valgust võimendatakse otse pumba valguse toimel.Pärast asjakohase tagasiside andmist moodustatakse kiudlaser.Nd-leegitud kiudvõimendi töölainepikkus on 1060 nm ja 1330 nm ning selle arendamine ja rakendamine on piiratud kiudoptilise side parimast neelamispordist kõrvalekaldumise ja muude põhjuste tõttu.EDFA ja PDFA töölainepikkused on vastavalt kiudoptilise side väikseima kao (1550 nm) ja nulldispersiooni lainepikkuse (1300 nm) aknas ning TDFA töötab S-ribas, mis sobivad väga hästi kiudoptiliste sidesüsteemide rakendusteks. .Eriti EDFA, kõige kiirem areng, on olnud praktiline.
ThePEDFA põhimõte
EDFA põhistruktuur on näidatud joonisel 1(a), mis koosneb peamiselt aktiivsest keskkonnast (umbes kümnete meetrite pikkune erbiumiga legeeritud ränidioksiidkiud, mille südamiku läbimõõt on 3–5 mikronit ja dopingu kontsentratsioon (25). -1000)x10-6), pumba valgusallikas (990 või 1480 nm LD), optiline sidur ja optiline isolaator.Signaalvalgus ja pumba valgus võivad levida erbiumikius samas suunas (kaassuunaline pumpamine), vastassuundades (vastupidine pumpamine) või mõlemas suunas (kahesuunaline pumpamine).Kui signaaltuli ja pumba tuli süstitakse samaaegselt erbiumikiudu, ergastuvad erbiumi ioonid pumba tule toimel kõrge energiatasemeni (joonis 1 (b), kolmetasandiline süsteem), ja langeb kiiresti metastabiilsele energiatasemele, kui see langeva signaalvalguse toimel põhiolekusse naaseb, kiirgab see signaalvalgusele vastavaid footoneid, nii et signaal võimendub.Joonis fig 1 (c) on selle võimendatud spontaanse emissiooni (ASE) spekter suure ribalaiusega (kuni 20–40 nm) ja kahe piigiga, mis vastavad vastavalt 1530 nm ja 1550 nm.
EDFA peamised eelised on suur võimendus, suur ribalaius, suur väljundvõimsus, kõrge pumba efektiivsus, väike sisestuskadu ja tundlikkus polarisatsiooni oleku suhtes.
2. Probleemid fiiberoptiliste võimenditega
Kuigi optilisel võimendil (eriti EDFA-l) on palju silmapaistvaid eeliseid, pole see ideaalne võimendi.Lisaks täiendavale mürale, mis vähendab signaali SNR-i, on veel mõned puudused, näiteks:
- Võimendusspektri ebaühtlus võimendi ribalaiuses mõjutab mitmekanalilise võimenduse jõudlust;
- Kui optilised võimendid on kaskaaditud, akumuleeruvad ASE-müra, kiudude dispersiooni ja mittelineaarsete efektide mõju.
Neid küsimusi tuleb rakenduse ja süsteemi kavandamisel arvesse võtta.
3. Optilise võimendi rakendamine kiudoptilises sidesüsteemis
Kiudoptilise sidesüsteemi puhul onFiiberoptiline võimendisaab kasutada mitte ainult saatja võimsuse suurendamise võimendina edastusvõimsuse suurendamiseks, vaid ka vastuvõtja eelvõimendusena vastuvõtutundlikkuse parandamiseks, samuti võib edastuse pikendamiseks asendada traditsioonilist optilist-elektrilist-optilist repiiterit. distantsi ja realiseerida täielikult optiline side.
Kiudoptiliste sidesüsteemide puhul on peamised edastuskaugust piiravad tegurid optilise kiu kadu ja hajumine.Kitsa spektriga valgusallikat kasutades või nulldispersiooni lainepikkuse lähedal töötades on kiudude dispersiooni mõju väike.See süsteem ei pea teostama täielikku signaali ajastuse regenereerimist (3R relee) igas releejaamas.Piisab optilise signaali otsest võimendamist optilise võimendiga (1R relee).Optilisi võimendeid saab kasutada mitte ainult pikamaa magistraalsüsteemides, vaid ka kiudoptilistes jaotusvõrkudes, eriti WDM-süsteemides, mitme kanali samaaegseks võimendamiseks.
1) Optiliste võimendite kasutamine magistraalkiudoptilistes sidesüsteemides
Joonisel fig 2 on skemaatiline diagramm optilise võimendi rakendamisest kiudoptilise magistraalsidesüsteemis.(a) pildil on näha, et optilist võimendit kasutatakse saatja võimsuse suurendamise võimendina ja vastuvõtja eelvõimendusena, nii et mitterelee kaugus kahekordistub.Näiteks EDFA ehk süsteemiedastuse kasutuselevõtt 1,8 Gb/s vahemaa suureneb 120 km-lt 250 km-ni või ulatub isegi 400 km-ni.Joonisel 2 (b)-(d) on kujutatud optiliste võimendite rakendamist mitme releega süsteemides;Joonis (b) on traditsiooniline 3R releerežiim;Joonis (c) on 3R repiiterite ja optiliste võimendite segareleerežiim;Joonis 2 (d) See on täielikult optiline releerežiim;täisoptilises sidesüsteemis ei sisalda see ajastus- ja regenereerimisahelaid, seega on see bitti läbipaistev ja puudub "elektroonilise pudeli viski" piirang.Kuni saatmis- ja vastuvõtuseadmed mõlemas otsas on välja vahetatud, on seda lihtne madalalt kiiruselt kõrgele uuendada ja optilist võimendit ei ole vaja välja vahetada.
2) Optilise võimendi rakendamine kiudoptilises jaotusvõrgus
Optiliste võimendite (eriti EDFA) suure väljundvõimsuse eelised on väga kasulikud lairiba jaotusvõrkudes (näiteksCATVVõrgud).Traditsiooniline CATV võrk kasutab koaksiaalkaablit, mida tuleb võimendada iga mitmesaja meetri järel ja võrgu teenindusraadius on umbes 7 km.Optilisi võimendiid kasutav kiudoptiline CATV-võrk ei saa mitte ainult märkimisväärselt suurendada hajutatud kasutajate arvu, vaid ka laiendada oluliselt võrgu teed.Hiljutised arengud on näidanud, et optilise kiu/hübriidkiud (HFC) jaotus tõmbab mõlema tugevad küljed ja on tugeva konkurentsivõimega.
Joonisel 4 on näide kiudoptilise jaotusvõrgust 35 telekanali AM-VSB moduleerimiseks.Saatja valgusallikaks on DFB-LD lainepikkusega 1550nm ja väljundvõimsusega 3,3dBm.Kasutades 4-tasemelist EDFA-d võimsusjaotuse võimendina, on selle sisendvõimsus umbes -6 dBm ja väljundvõimsus umbes 13 dBm.Optilise vastuvõtja tundlikkus -9,2d Bm.Pärast 4 jaotustasandit on kasutajate koguarv jõudnud 4,2 miljonini ja võrgutee on üle kümnete kilomeetrite.Testi kaalutud signaali-müra suhe oli suurem kui 45 dB ja EDFA ei põhjustanud CSO vähenemist.
Postitusaeg: 23. aprill 2023