1. Klassifikasie vanFiberAmplifiers
Daar is drie hooftipes optiese versterkers:
(1) halfgeleier optiese versterker (SOA, halfgeleier optiese versterker);
(2) Optiese veselversterkers gedoteer met seldsame aardelemente (erbium er, thulium TM, praseodymium pr, rubidium nd, ens.), Hoofsaaklik erbium-gedoteerde veselversterkers (Edfa), sowel as thulium-gedoteerde veselversterkers (TDFA) en praseodymium-gedopte veselversterkers (PDFA), ens.
(3) Nie -lineêre veselversterkers, hoofsaaklik vesel Raman -versterkers (FRA, vesel Raman -versterker). Die belangrikste prestasievergelyking van hierdie optiese versterkers word in die tabel getoon
EDFA (Erbium -gedoteerde veselversterker)
'N Multi-vlak laserstelsel kan gevorm word deur die kwartsvesel met seldsame aardelemente (soos ND, ER, PR, TM, ens.), En die insetseinlig word direk versterk onder die werking van die pomplig. Nadat u toepaslike terugvoer gegee het, word 'n vesellaser gevorm. Die werkgolflengte van die ND-gedopte veselversterker is 1060 nm en 1330nm, en die ontwikkeling en toepassing daarvan is beperk as gevolg van afwyking van die beste sinkpoort van veseloptiese kommunikasie en ander redes. Die bedieningsgolflengtes van EDFA en PDFA is onderskeidelik in die venster van die laagste verlies (1550 nm) en nul verspreidingsgolflengte (1300 nm) optiese veselkommunikasie, en TDFA werk in die S-band, wat baie geskik is vir optiese veselkommunikasiestelsel-toepassings. Veral EDFA, die vinnigste ontwikkeling, was prakties.
DiePRinciple van Edfa
Die basiese struktuur van EDFA word getoon in Figuur 1 (a), wat hoofsaaklik bestaan uit 'n aktiewe medium (erbium-gedopte silika-vesel ongeveer tien meter lank, met 'n kerndiameter van 3-5 mikron en 'n dopingkonsentrasie van (25-1000) x10-6), pompligbron (990 of 1480nm LD), optiese pomp en optiese isolator. Seinlig en pomplig kan in dieselfde rigting (kodirektiewe pomp), teenoorgestelde rigtings (omgekeerde pomp) of albei rigtings (tweerigtingpomp) in die erbiumvesel versprei. As die seinlig en die pomplig terselfdertyd in die erbiumvesel ingespuit word, is die erbiumione opgewonde tot 'n hoë energievlak onder die werking van die pomplig (Figuur 1 (b), 'n drie-vlak-stelsel), en vinnig verval na die metastabiele energievlak, wanneer dit terugkeer na die grondtoestand onder die werking van die voorval seinlig, dit verhoog fotone wat ooreenstem met die seinlig, sodat die sein versterk word. Figuur 1 (c) is die versterkte spontane emissie (ASE) spektrum met 'n groot bandwydte (tot 20-40nm) en twee pieke wat ooreenstem met onderskeidelik 1530 nm en 1550nm.
Die belangrikste voordele van EDFA is hoë wins, groot bandwydte, hoë uitsetkrag, hoë pompdoeltreffendheid, lae invoegingsverlies en onsensitiwiteit vir die polarisasietoestand.
2. Probleme met veseloptiese versterkers
Alhoewel die optiese versterker (veral EDFA) baie uitstekende voordele het, is dit nie 'n ideale versterker nie. Benewens die bykomende geraas wat die SNR van die sein verminder, is daar 'n paar ander tekortkominge, soos:
- Die ongelykheid van die winsspektrum binne die versterkerbandwydte beïnvloed multikanaalversterkingsprestasie;
- As optiese versterkers gekaskadeer word, sal die gevolge van ASE -geraas, veselverspreiding en nie -lineêre effekte ophoop.
Hierdie probleme moet in die toepassing en stelselontwerp oorweeg word.
3. Toepassing van optiese versterker in optiese veselkommunikasiestelsel
In die optiese veselkommunikasiestelsel, dieVeseloptiese versterkerKan nie net gebruik word as 'n kragversterker van die sender om die transmissiekrag te verhoog nie, maar ook as 'n voorversterker van die ontvanger om die ontvangsgevoeligheid te verbeter, en kan ook die tradisionele opties-elektries-optiese herhaler vervang, om die transmissie-afstand uit te brei en alles-optiese kommunikasie te realiseer.
In optiese veselkommunikasiestelsels is die belangrikste faktore wat die oordragafstand beperk, die verlies en verspreiding van die optiese vesel. Die invloed van veselverspreiding is klein, met behulp van 'n smal-spektrum ligbron of om naby die golflengte van die nul-verspreiding te werk. Hierdie stelsel hoef nie volledige seine -tydsberekening (3R -relais) by elke aflosstasie uit te voer nie. Dit is voldoende om die optiese sein direk met 'n optiese versterker (1R -relais) direk te versterk. Optiese versterkers kan nie net in langafstandstamstelsels gebruik word nie, maar ook in optiese veselverspreidingsnetwerke, veral in WDM-stelsels, om verskeie kanale gelyktydig te versterk.
1) Toepassing van optiese versterkers in optiese vesel -kommunikasiestelsels vir stam
Fig. 2 is 'n skematiese diagram van die toepassing van die optiese versterker in die optiese vesel -kommunikasiestelsel van die stam. (a) Die prentjie wys dat die optiese versterker as die kragversterkingsversterker van die sender en die voorversterker van die ontvanger gebruik word, sodat die afstand van die nie-relasie verdubbel word. Byvoorbeeld, die aanneming van EDFA, die stelseloordrag Afstand van 1,8 GB/s neem toe van 120 km tot 250 km of bereik selfs 400 km. Figuur 2 (b)-(d) is die toepassing van optiese versterkers in multi-relay-stelsels; Figuur (b) is die tradisionele 3R -aflosmodus; Figuur (c) is die gemengde relaismodus van 3R -herhalers en optiese versterkers; Figuur 2 (d) Dit is 'n all-optical aflosmodus; In 'n all-optiese kommunikasiestelsel sluit dit nie tydsberekening en regenerasie-stroombane in nie, dus is dit bit-deursigtig, en daar is geen beperking op 'elektroniese bottelwinkel' nie. Solank die stuur- en ontvangstoerusting aan albei ente vervang word, is dit maklik om van 'n lae snelheid na 'n hoë tempo op te gradeer, en die optiese versterker hoef nie vervang te word nie.
2) Toepassing van optiese versterker in optiese veselverspreidingsnetwerk
Die voordele van die hoë kraglewering van optiese versterkers (veral EDFA) is baie nuttig in breëbandverspreidingsnetwerke (soosKatvNetwerke). Die tradisionele CATV -netwerk neem koaksiale kabel aan, wat elke honderd meter versterk moet word, en die diensradius van die netwerk is ongeveer 7 km. Die optiese vesel CATV -netwerk wat optiese versterkers gebruik, kan nie net die aantal verspreide gebruikers aansienlik verhoog nie, maar ook die netwerkpad baie uitbrei. Onlangse ontwikkelings het getoon dat die verspreiding van optiese vesel/baster (HFC) die sterk punte van beide trek en sterk mededingendheid het.
Figuur 4 is 'n voorbeeld van 'n optiese veselverspreidingsnetwerk vir AM-VSB-modulasie van 35 kanale TV. Die ligbron van die sender is DFB-LD met 'n golflengte van 1550 nm en die uitsetkrag van 3,3dbm. Met behulp van 4 -vlak EDFA as 'n kragverspreidingsversterker, is die insetkrag ongeveer -6dBM, en die uitsetkrag is ongeveer 13dBm. Optiese ontvangergevoeligheid -9.2d BM. Na 4 verspreidingsvlakke het die totale aantal gebruikers 4,2 miljoen bereik, en die netwerkpad is meer as tien kilometer. Die geweegde sein-tot-geraas-verhouding van die toets was groter as 45dB, en EDFA het nie 'n vermindering in CSO veroorsaak nie.
Postyd: Apr-23-2023