1. Klassifikaasje fanFiberAfersterkers
Der binne trije haadtypen optyske fersterkers:
(1) Optyske fersterker foar healgelieders (SOA, optyske fersterker foar healgelieders);
(2) Optyske glêstriedfersterkers dopeare mei seldsume ierde-eleminten (erbium Er, thulium Tm, praseodymium Pr, rubidium Nd, ensfh.), benammen erbium-dopearre glêstriedfersterkers (EDFA), lykas thulium-dopearre glêstriedfersterkers (TDFA) en praseodymium-dopearre glêstriedfersterkers (PDFA), ensfh.
(3) Net-lineare glêstriedfersterkers, benammen glêstried-Raman-fersterkers (FRA, Fiber Raman Amplifier). De wichtichste prestaasjesferliking fan dizze optyske fersterkers wurdt werjûn yn 'e tabel.
EDFA (Erbium-dopearre glêstriedfersterker)
In mearlaachs lasersysteem kin foarme wurde troch de kwartsfaser te dopearjen mei seldsume ierde-eleminten (lykas Nd, Er, Pr, Tm, ensfh.), en it ynfiersignaalljocht wurdt direkt fersterke ûnder de aksje fan it pompljocht. Nei it jaan fan passende feedback wurdt in glêstriedlaser foarme. De wurkgolflingte fan 'e Nd-dopearre glêstriedfersterker is 1060nm en 1330nm, en de ûntwikkeling en tapassing dêrfan binne beheind fanwegen ôfwiking fan 'e bêste sinkpoarte fan glêstriedkommunikaasje en oare redenen. De wurkgolflingten fan EDFA en PDFA lizze respektivelik yn it finster fan it leechste ferlies (1550nm) en nulferspriedingsgolflingte (1300nm) fan glêstriedkommunikaasje, en TDFA wurket yn 'e S-band, dy't tige geskikt binne foar tapassingen fan glêstriedkommunikaasjesystemen. Benammen EDFA, de rapste ûntwikkeling, is praktysk west.
DePprinsipe fan EDFA
De basisstruktuer fan EDFA wurdt werjûn yn figuer 1(a), dy't benammen bestiet út in aktyf medium (erbium-dopearre silikafaser fan sawat tsientallen meters lang, mei in kearndiameter fan 3-5 mikron en in dopingkonsintraasje fan (25-1000)x10-6), pompljochtboarne (990 of 1480nm LD), optyske koppeling en optyske isolator. Sinjaalljocht en pompljocht kinne har yn deselde rjochting (kodireksjoneel pompen), tsjinoerstelde rjochtingen (omkearde pompen) of beide rjochtingen (bidireksjoneel pompen) yn 'e erbiumfaser ferspriede. As it sinjaalljocht en it pompljocht tagelyk yn 'e erbiumfaser ynjektearre wurde, wurde de erbiumionen ûnder ynfloed fan it pompljocht opwekke ta in heech enerzjynivo (figuer 1(b), in systeem mei trije nivo's), en ferfalle fluch nei it metastabiele enerzjynivo. As it ûnder ynfloed fan it ynfallende sinjaalljocht weromkomt nei de grûntastân, stjoert it fotonen út dy't oerienkomme mei it sinjaalljocht, sadat it sinjaal fersterke wurdt. Figuer 1 (c) is it fersterke spontane emisjespektrum (ASE) mei in grutte bânbreedte (oant 20-40 nm) en twa pieken dy't oerienkomme mei respektivelik 1530 nm en 1550 nm.
De wichtichste foardielen fan EDFA binne hege winst, grutte bânbreedte, hege útfierkrêft, hege pompeffisjinsje, leech ynfoegingsferlies en ûngefoelichheid foar polarisaasjesteat.
2. Problemen mei glêstriedfersterkers
Hoewol't de optyske fersterker (benammen EDFA) in protte útsûnderlike foardielen hat, is it gjin ideale fersterker. Neist de ekstra rûs dy't de SNR fan it sinjaal ferminderet, binne der noch wat oare tekoartkommingen, lykas:
- Unevenwichtigens fan it fersterkingsspektrum binnen de bânbreedte fan 'e fersterker beynfloedet de prestaasjes fan mearkanaalsfersterking;
- As optyske fersterkers yn kaskades keppele wurde, sille de effekten fan ASE-rûs, glêstriedfersprieding en net-lineaire effekten opstapelje.
Dizze problemen moatte wurde beskôge by it ûntwerp fan applikaasjes en systemen.
3. Tapassing fan optyske fersterker yn optysk glêstriedkommunikaasjesysteem
Yn it optyske glêstriedkommunikaasjesysteem, deFiberoptyske fersterkerkin net allinich brûkt wurde as in krêftfersterker fan 'e stjoerder om it oerdrachtfermogen te fergrutsjen, mar ek as in foarfersterker fan 'e ûntfanger om de ûntfangstgefoelichheid te ferbetterjen, en kin ek de tradisjonele optysk-elektrysk-optyske repeater ferfange, om de oerdrachtôfstân te ferlingjen en all-optyske kommunikaasje te realisearjen.
Yn optyske glêstriedkommunikaasjesystemen binne de wichtichste faktoaren dy't de oerdrachtôfstân beheine it ferlies en de fersprieding fan 'e optyske glêstried. Mei in ljochtboarne mei in smel spektrum, of wurkje tichtby de golflingte fan nul fersprieding, is de ynfloed fan glêstriedfersprieding lyts. Dit systeem hoecht gjin folsleine sinjaaltimingregeneraasje (3R-relais) út te fieren by elk relaisstasjon. It is genôch om it optyske sinjaal direkt te fersterkjen mei in optyske fersterker (1R-relais). Optyske fersterkers kinne net allinich brûkt wurde yn lange-ôfstâns trunksystemen, mar ek yn optyske glêstrieddistribúsjenetwurken, foaral yn WDM-systemen, om meardere kanalen tagelyk te fersterkjen.
1) Tapassing fan optyske fersterkers yn kommunikaasjesystemen foar optyske glêstried yn 'e trunk
Fig. 2 is in skematysk diagram fan 'e tapassing fan 'e optyske fersterker yn it kommunikaasjesysteem foar optyske glêstried yn 'e trunk. (a) De ôfbylding lit sjen dat de optyske fersterker brûkt wurdt as de krêftfersterker fan 'e stjoerder en de foarfersterker fan 'e ûntfanger, sadat de ôfstân sûnder relais ferdûbele wurdt. Bygelyks, troch EDFA oan te nimmen, wurdt de systeemoerdracht In ôfstân fan 1,8 Gb/s nimt ta fan 120 km nei 250 km of berikt sels 400 km. Figuer 2 (b)-(d) is de tapassing fan optyske fersterkers yn multi-relaysystemen; Figuer (b) is de tradisjonele 3R-relaymodus; Figuer (c) is de mingde relaymodus fan 3R-repeaters en optyske fersterkers; Figuer 2 (d) It is in folslein optyske relaymodus; yn in folslein optysk kommunikaasjesysteem omfettet it gjin timing- en regeneraasjesirkwy, dus it is bit-transparant, en d'r is gjin beheining fan "elektronyske flessewhisker". Salang't de ferstjoer- en ûntfangstapparatuer oan beide úteinen ferfongen is, is it maklik om te upgrade fan in lege taryf nei in hege taryf, en hoecht de optyske fersterker net ferfongen te wurden.
2) Tapassing fan optyske fersterker yn optysk glêstrieddistribúsjenetwurk
De foardielen fan hege útfierkrêft fan optyske fersterkers (benammen EDFA) binne tige nuttich yn breedbândistribúsjenetwurken (lykasCATVNetwurken). It tradisjonele CATV-netwurk brûkt koaksiale kabel, dy't elke pear hûndert meter fersterke wurde moat, en de tsjinstradius fan it netwurk is sawat 7 km. It optyske glêstried CATV-netwurk mei optyske fersterkers kin net allinich it oantal ferspraat brûkers sterk ferheegje, mar ek it netwurkpaad sterk útwreidzje. Resinte ûntwikkelingen hawwe oantoand dat de distribúsje fan optyske glêstried/hybride (HFC) de sterke punten fan beide lûkt en in sterke konkurrinsjeposysje hat.
Figuer 4 is in foarbyld fan in optysk glêstrieddistribúsjenetwurk foar AM-VSB-modulaasje fan 35 tv-kanalen. De ljochtboarne fan 'e stjoerder is DFB-LD mei in golflingte fan 1550 nm en in útfierfermogen fan 3,3 dBm. Mei gebrûk fan 4-nivo EDFA as in krêftdistribúsjefersterker is it ynfierfermogen sawat -6 dBm, en it útfierfermogen is sawat 13 dBm. Gefoelichheid fan 'e optyske ûntfanger -9,2 d Bm. Nei 4 distribúsjenivo's hat it totale oantal brûkers 4,2 miljoen berikt, en it netwurkpaad is mear as tsientallen kilometers. De gewogen signaal-lûdferhâlding fan 'e test wie grutter as 45 dB, en EDFA feroarsake gjin fermindering fan CSO.
Pleatsingstiid: 23 april 2023