1. Klassifikasie vanFiberAversterkers
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-gedoteerde veselversterkers (PDFA), ens.
(3) Nie-lineêre veselversterkers, hoofsaaklik vesel Raman versterkers (FRA, Fibre Raman Amplifier). Die belangrikste prestasievergelyking van hierdie optiese versterkers word in die tabel getoon
EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier)
'n Veelvlakkige laserstelsel kan gevorm word deur die kwartsvesel te doteer met seldsame aardelemente (soos Nd, Er, Pr, Tm, ens.), en die insetseinlig word direk versterk onder die werking van die pomplig. Nadat toepaslike terugvoer verskaf is, word 'n vesellaser gevorm. Die werkgolflengte van die Nd-gedoteerde veselversterker is 1060nm en 1330nm, en die ontwikkeling en toepassing daarvan is beperk as gevolg van afwyking van die beste sinkpoort van optieseveselkommunikasie en ander redes. Die bedryfsgolflengtes van EDFA en PDFA is onderskeidelik in die venster van die laagste verlies (1550nm) en nulverspreidingsgolflengte (1300nm) van optieseveselkommunikasie, en TDFA werk in die S-band, wat baie geskik is vir optieseveselkommunikasiestelseltoepassings. . Veral EDFA, die vinnigste ontwikkeling, was prakties.
DiePbeginsel van EDFA
Die basiese struktuur van EDFA word in Figuur 1(a) getoon, wat hoofsaaklik saamgestel is uit 'n aktiewe medium (erbium-gedoteerde silikavesel ongeveer tien meter lank, met 'n kerndeursnee van 3-5 mikron en 'n dopingkonsentrasie van (25) -1000)x10-6), pompligbron (990 of 1480nm LD), optiese koppelaar en optiese isolator. Seinlig en pomplig kan in dieselfde rigting (korigtingpomp), teenoorgestelde rigtings (omgekeerde pomp) of albei rigtings (tweerigtingpomp) in die erbiumvesel voortplant. Wanneer die seinlig en die pomplig terselfdertyd in die erbiumvesel ingespuit word, word die erbiumione opgewek tot 'n hoë energievlak onder die werking van die pomplig (Figuur 1 (b), 'n drievlakstelsel), en vinnig verval tot die metastabiele energievlak , wanneer dit terugkeer na die grondtoestand onder die werking van die invallende seinlig, straal dit fotone uit wat ooreenstem met die seinlig, sodat die sein versterk word. Figuur 1 (c) is sy versterkte spontane emissie (ASE) spektrum met 'n groot bandwydte (tot 20-40nm) en twee pieke wat ooreenstem met 1530nm en 1550nm onderskeidelik.
Die belangrikste voordele van EDFA is hoë wins, groot bandwydte, hoë uitsetkrag, hoë pompdoeltreffendheid, lae invoegverlies en onsensitiwiteit vir polarisasietoestand.
2. Probleme met optiese veselversterkers
Alhoewel die optiese versterker (veral EDFA) baie uitstaande 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:
- Ongelykheid van die versterkingsspektrum binne die versterkerbandwydte beïnvloed multikanaalversterkerprestasie;
- Wanneer optiese versterkers in kaskade vloei, sal die effekte van ASE-geraas, veselverspreiding en nie-lineêre effekte ophoop.
Hierdie kwessies moet oorweeg word in toepassing en stelselontwerp.
3. Toepassing van optiese versterker in optiese veselkommunikasiestelsel
In die optiese vesel kommunikasie stelsel, dieOptiese veselversterkerkan nie net as 'n kragversterker van die sender gebruik word om die transmissiekrag te verhoog nie, maar ook as 'n voorversterker van die ontvanger om die ontvangsensitiwiteit te verbeter, en kan ook die tradisionele optiese-elektries-optiese herhaler vervang, om die transmissie uit te brei afstand en realiseer alles-optiese kommunikasie.
In optiese vesel kommunikasie stelsels, die belangrikste faktore wat die transmissie afstand beperk is die verlies en verspreiding van die optiese vesel. Deur 'n smalspektrum ligbron te gebruik, of naby die nul-dispersie-golflengte te werk, is die invloed van veseldispersie klein. Hierdie stelsel hoef nie volledige seintydberekening-regenerasie (3R-aflos) by elke aflosstasie uit te voer nie. Dit is voldoende om die optiese sein direk met 'n optiese versterker (1R-relais) te versterk. Optiese versterkers kan nie net in langafstand-stamstelsels gebruik word nie, maar ook in optieseveselverspreidingsnetwerke, veral in WDM-stelsels, om verskeie kanale gelyktydig te versterk.
1) Toepassing van optiese versterkers in trunk-optiese veselkommunikasiestelsels
Fig. 2 is 'n skematiese diagram van die toepassing van die optiese versterker in die hoof optiese vesel kommunikasie stelsel. (a) die prent toon dat die optiese versterker as die kragversterker van die sender en die voorversterker van die ontvanger gebruik word sodat die nie-aflosafstand verdubbel word. Byvoorbeeld, die aanvaarding van EDFA, die stelseloordrag afstand van 1.8Gb/s neem toe van 120km tot 250km of bereik selfs 400km. Figuur 2 (b)-(d) is die toepassing van optiese versterkers in multi-aflosstelsels; Figuur (b) is die tradisionele 3R-aflosmodus; Figuur (c) is die gemengde aflosmodus van 3R-herhalers en optiese versterkers; Figuur 2 (d) Dit is 'n alles-optiese aflosmodus; in 'n alles-optiese kommunikasiestelsel sluit dit nie tydsberekening en regenerasiekringe in nie, so dit is bietjie-deursigtig, en daar is geen "elektroniese bottel snorbaar" beperking. Solank die stuur- en ontvangtoerusting aan beide kante vervang word, is dit maklik om van 'n lae koers na 'n hoë koers op te gradeer, en die optiese versterker hoef nie vervang te word nie.
2) Toepassing van optiese versterker in optiese veselverspreidingsnetwerk
Die hoë kraguitsetvoordele van optiese versterkers (veral EDFA) is baie nuttig in breëbandverspreidingsnetwerke (soos bv.CATVNetwerke). Die tradisionele CATV-netwerk gebruik koaksiale kabel, wat elke etlike 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 aansienlik 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 vesel verspreidingsnetwerk vir AM-VSB modulasie van 35 kanale TV. Die ligbron van die sender is DFB-LD met 'n golflengte van 1550nm en uitsetkrag van 3.3dBm. Deur 4-vlak EDFA as 'n kragverspreidingsversterker te gebruik, is sy insetkrag ongeveer -6dBm, en sy uitsetkrag is ongeveer 13dBm. Optiese ontvanger sensitiwiteit -9.2d Bm. Na 4 verspreidingsvlakke het die totale aantal gebruikers 4,2 miljoen bereik, en die netwerkpad is meer as tientalle kilometers. Die geweegde sein-tot-geraas-verhouding van die toets was groter as 45dB, en EDFA het nie 'n vermindering in CSO veroorsaak nie.
Postyd: 23-Apr-2023