1. Klassificering avFiberAmplifierare
Det finns tre huvudtyper av optiska förstärkare:
(1) halvledaroptisk förstärkare (SOA, halvledaroptisk förstärkare);
(2) Optiska fiberförstärkare dopade med sällsynta jordartselement (erbium ER, Thulium TM, Praseodymium PR, Rubidium ND, etc.), främst Erbium-dopade fiberförstärkare (Edfa), såväl som thuliumdopade fiberförstärkare (TDFA) och praseodymiumdopade fiberförstärkare (PDFA), etc.
(3) Icke -linjära fiberförstärkare, främst fiber Ramanförstärkare (FRA, fiber Ramanförstärkare). Huvudprestandajämförelsen av dessa optiska förstärkare visas i tabellen
EDFA (Erbium dopad fiberförstärkare)
Ett lasersystem med flera nivåer kan bildas genom att dopning av kvartsfibern med sällsynta jordartselement (såsom ND, ER, PR, TM, etc.), och insignallampan förstärks direkt under verkan av pumpljuset. Efter att ha tillhandahållit lämplig feedback bildas en fiberlaser. Den arbetsvåglängden för den ND-dopade fiberförstärkaren är 1060 nm och 1330 nm, och dess utveckling och tillämpning är begränsad på grund av avvikelse från den bästa sjunkporten för fiberoptisk kommunikation och andra skäl. Driftsvåglängderna för EDFA och PDFA är respektive i fönstret för den lägsta förlusten (1550 nm) och nolldispersionsvåglängd (1300Nm) av optisk fiberkommunikation, och TDFA fungerar i S-BAND, som är mycket lämpliga för optiska fiberkommunikationssystemapplikationer. Särskilt EDFA, den snabbaste utvecklingen, har varit praktisk.
DePRinciple of EDFA
Den grundläggande strukturen för EDFA visas i figur 1 (a), som huvudsakligen består av ett aktivt medium (Erbium-dopad kiseldioxidfiber om tiotals meter långa, med en kärndiameter på 3-5 mikron och en dopingkoncentration av (25-1000) x10-6), pumpljuskälla (990 eller 1480N LD), OPTICAL COUPLER OCH OPTISKA OCH OPTISKA OCH OPTISKA OCH OPTISKA. Signallampa och pumpljus kan spridas i samma riktning (kodriktad pumpning), motsatta riktningar (omvänd pumpning) eller båda riktningarna (dubbelriktad pumpning) i erbiumfiber. När signalljuset och pumpljuset injiceras i erbiumfiberen samtidigt, är Erbium-jonerna upphetsade till en hög energinivå under verkan av pumpljuset (figur 1 (b), ett tre-nivå-system), och snabbt förfaller till den metastabla energinivån, när den återgår till marktillståndet under verkan av incidentens signalbelysning, det motsätter sig den signalbelysning, så att signalbelysning är signalbelysning motsvarar signalbelysningen. Figur 1 (c) är dess amplifierade spontana emission (ASE) spektrum med en stor bandbredd (upp till 20-40 nm) och två toppar motsvarande 1530 nm respektive 1550 nm.
De viktigaste fördelarna med EDFA är hög förstärkning, stor bandbredd, hög utgångseffekt, hög pumpeffektivitet, låg insättningsförlust och okänslighet för polarisationstillstånd.
2. Problem med fiberoptiska förstärkare
Även om den optiska förstärkaren (särskilt EDFA) har många enastående fördelar, är det inte en idealisk förstärkare. Förutom det extra bruset som minskar signalens SNR, finns det några andra brister, till exempel:
- Ojämnheten hos förstärkningsspektrumet inom förstärkarbandbredden påverkar flerkanalsamplifieringsprestanda;
- När optiska förstärkare är kaskade kommer effekterna av ASE -brus, fiberdispersion och olinjära effekter att ackumuleras.
Dessa problem måste beaktas i tillämpning och systemdesign.
3. Tillämpning av optisk förstärkare i kommunikationssystemet för optisk fiber
I det optiska fiberkommunikationssystemetFiberoptisk förstärkarekan användas inte bara som en kraftförstärkare för sändaren för att öka överföringseffekten, utan också som en förförstärkare för mottagaren för att förbättra den mottagande känsligheten och kan också ersätta den traditionella optiska-elektriska-optiska repeateren, för att utöka överföringsavståndet och förverkliga all-optisk kommunikation.
I kommunikationssystem för optisk fiber är de viktigaste faktorerna som begränsar överföringsavståndet förlust och spridning av den optiska fibern. Med hjälp av en smalspektrum ljuskälla eller arbetar nära våglängden med nolldispersion är påverkan av fiberdispersion liten. Detta system behöver inte utföra fullständig signaltidsregenerering (3R -relä) vid varje relästation. Det är tillräckligt att direkt förstärka den optiska signalen med en optisk förstärkare (1R -relä). Optiska förstärkare kan användas inte bara i långväga stammsystem utan också i optiska fiberfördelningsnätverk, särskilt i WDM-system, för att förstärka flera kanaler samtidigt.
1) Tillämpning av optiska förstärkare i kommunikationssystem för optisk fiberfiber
Fig. 2 är ett schematiskt diagram över tillämpningen av den optiska förstärkaren i kommunikationssystemet för optisk fiberfiber. (a) Bilden visar att den optiska förstärkaren används som kraftökningsförstärkaren för sändaren och förförstärkaren för mottagaren så att icke-reläavståndet fördubblas. Till exempel adoptera EDFA, systemöverföringen Avståndet mellan 1,8 GB/s ökar från 120 km till 250 km eller till och med når 400 km. Figur 2 (b)-(d) är tillämpningen av optiska förstärkare i system med flera reler; Figur (b) är det traditionella 3R -reläläget; Figur (c) är det blandade reläläget för 3R -repeatrar och optiska förstärkare; Figur 2 (d) det är ett helt optiskt reläläge; I ett helt optiskt kommunikationssystem inkluderar det inte tidpunkt och regenereringskretsar, så det är lite transparent, och det finns ingen "elektronisk flask whisker" -begränsning. Så länge den sändande och mottagande utrustningen i båda ändarna byts ut är det lätt att uppgradera från en låg hastighet till en hög hastighet, och den optiska förstärkaren behöver inte bytas ut.
2) Tillämpning av optisk förstärkare i distributionsnätverket i optisk fiber
Fördelarna med hög effektproduktion med optiska förstärkare (särskilt EDFA) är mycket användbara i bredbandsdistributionsnätverk (till exempelCatvNätverk). Det traditionella CATV -nätverket antar koaxialkabel, som måste förstärkas varje hundra meter, och nätverksradie för nätverket är cirka 7 km. Det optiska fibernätet som använder optiska förstärkare kan inte bara öka antalet distribuerade användare kraftigt utan utvidgar också nätverksvägen. Den senaste utvecklingen har visat att fördelningen av optisk fiber/hybrid (HFC) drar styrkorna hos båda och har stark konkurrenskraft.
Figur 4 är ett exempel på ett optiskt fiberfördelningsnätverk för AM-VSB-modulering av 35 kanaler TV. Sändarens ljuskälla är DFB-LD med en våglängd på 1550 nm och utgångseffekt på 3,3dbm. Med 4 -nivå EDFA som en kraftfördelningsförstärkare är dess ingångseffekt cirka -6dbm och dess utgångseffekt är cirka 13dbm. Optisk mottagarkänslighet -9.2d BM. Efter 4 distributionsnivåer har det totala antalet användare nått 4,2 miljoner och nätverksvägen är mer än tiotals kilometer. Det vägda signal-till-brusförhållandet för testet var större än 45dB, och EDFA orsakade inte en minskning av CSO.
Posttid: april-23-2023