1. Klassifisering avFiberAmplifiers
Det er tre hovedtyper av optiske forsterkere:
(1) halvleder optisk forsterker (SOA, halvleder optisk forsterker);
(2) Optiske fiberforsterkere dopet med sjeldne jordelementer (erbium er, thulium tm, praseodym pR, rubidium nd, etc.), hovedsakelig erbium-dopede fiberforsterkere (Edfa), så vel som thulium-dopede fiberforsterkere (TDFA) og praseodymium-dopede fiberforsterkere (PDFA), etc.
(3) Ikke -lineære fiberforsterkere, hovedsakelig fiber Raman -forsterkere (FRA, Fiber Raman -forsterker). Den viktigste ytelsen til disse optiske forsterkerne er vist i tabellen
EDFA (Erbium dopet fiberforsterker)
Et lasersystem på flere nivåer kan dannes ved å doping kvartsfiberen med sjeldne jordelementer (for eksempel ND, ER, PR, TM, etc.), og inngangssignallyset forsterkes direkte under virkningen av pumpelyset. Etter å ha gitt passende tilbakemeldinger, dannes en fiberlaser. Arbeidsbølgelengden til ND-dopet fiberforsterker er 1060nm og 1330Nm, og dens utvikling og anvendelse er begrenset på grunn av avvik fra den beste vaskeporten for fiberoptisk kommunikasjon og andre årsaker. Driftsbølgelengdene til EDFA og PDFA er henholdsvis i vinduet med det laveste tapet (1550nm) og null spredningsbølgelengde (1300nm) med optisk fiberkommunikasjon, og TDFA opererer i S-båndet, som er veldig egnet for optisk fiberkommunikasjonssystemapplikasjoner. Spesielt EDFA, den raskeste utviklingen, har vært praktisk.
DePRinciple of Edfa
Grunnstrukturen til EDFA er vist i figur 1 (a), som hovedsakelig er sammensatt av et aktivt medium (erbium-dopet silisiumdioksydfiber omtrent titalls meter lang, med en kjernediameter på 3-5 mikron og en dopingkonsentrasjon på (25-1000) x10-6), pumpelyskilde (990 eller 1480nm LD), optisk pump Signallys og pumpelys kan forplante seg i samme retning (kodireksjonell pumping), motsatte retninger (omvendt pumping) eller begge retninger (toveispumping) i Erbiumfiberen. Når signallyset og pumpelyset blir injisert i Erbiumfiberen samtidig, er Erbium-ionene begeistret for et høyt energinivå under virkningen av pumpelyset (figur 1 (b), et tre-nivå-system), og raskt forfaller til det metastabile energinivået, når det kommer tilbake til bakkesignalet under handlingen av innfallssignalet. Figur 1 (c) er dets amplifiserte spontane utslipp (ASE) spektrum med en stor båndbredde (opptil 20-40nm) og to topper som tilsvarer henholdsvis 1530nm og 1550nm.
De viktigste fordelene med EDFA er høy gevinst, stor båndbredde, høy utgangseffekt, høy pumpeeffektivitet, lav innsettingstap og ufølsomhet for polariseringstilstand.
2. Problemer med fiberoptiske forsterkere
Selv om den optiske forsterkeren (spesielt EDFA) har mange enestående fordeler, er den ikke en ideell forsterker. I tillegg til den ekstra støyen som reduserer SNR for signalet, er det noen andre mangler, for eksempel:
- ujevnhet av forsterkningsspekteret i forsterkerbåndbredden påvirker flerkanals forsterkningsytelse;
- Når optiske forsterkere er kaskadert, vil effekten av ASE -støy, fiberdispersjon og ikke -lineære effekter akkumuleres.
Disse problemene må vurderes i applikasjons- og systemdesign.
3. Anvendelse av optisk forsterker i optisk fiberkommunikasjonssystem
I det optiske fiberkommunikasjonssystemet,Fiberoptisk forsterkerKan brukes ikke bare som en kraftforsterkerforsterker av senderen for å øke overføringskraften, men også som en forforsterker av mottakeren for å forbedre mottakelsesfølsomheten, og kan også erstatte den tradisjonelle optisk-elektrisk-optiske repeateren, for å utvide overføringsavstanden og realisere all-optisk kommunikasjon.
I optiske fiber kommunikasjonssystemer er hovedfaktorene som begrenser transmisjonsavstanden tap og spredning av den optiske fiberen. Ved å bruke en smal spektrum lyskilde, eller arbeide i nærheten av null-spredningsbølgelengden, er påvirkningen av fiberdispersjon liten. Dette systemet trenger ikke å utføre komplett signal -timing -regenerering (3R -relé) på hver reléstasjon. Det er tilstrekkelig å direkte forsterke det optiske signalet med en optisk forsterker (1R relé). Optiske forsterkere kan brukes ikke bare i langdistansestamme-systemer, men også i optiske fiberfordelingsnettverk, spesielt i WDM-systemer, for å forsterke flere kanaler samtidig.
1) Anvendelse av optiske forsterkere i optiske fiber kommunikasjonssystemer
Fig. 2 er et skjematisk diagram over anvendelsen av den optiske forsterkeren i bagasjerommet optisk fiber kommunikasjonssystem. (A) Bildet viser at den optiske forsterkeren brukes som kraftøkningsforsterkeren til senderen og forforsterkeren til mottakeren slik at ikke-reléavstanden blir doblet. For eksempel vedta EDFA, systemoverføringen Avstanden på 1,8 GB/s øker fra 120 km til 250 km eller når til og med 400 km. Figur 2 (b)-(d) er anvendelsen av optiske forsterkere i multi-relésystemer; Figur (b) er den tradisjonelle 3R -relémodus; Figur (c) er den blandede relémodus for 3R repeatere og optiske forsterkere; Figur 2 (d) Det er en all-optisk relémodus; I et all-optisk kommunikasjonssystem inkluderer det ikke timing og regenereringskretser, så det er bit-transparent, og det er ingen "elektronisk flaske-whisker" -begrensning. Så lenge sendings- og mottaksutstyret i begge ender byttes ut, er det enkelt å oppgradere fra en lav hastighet til en høy hastighet, og den optiske forsterkeren trenger ikke å byttes ut.
2) Påføring av optisk forsterker i optisk fiberfordelingsnettverk
Fordelene med høy effekt av optiske forsterkere (spesielt EDFA) er veldig nyttige i bredbåndsfordelingsnettverk (for eksempelCatvNettverk). Det tradisjonelle CATV -nettverket vedtar koaksialkabel, som må forsterkes hvert hundre meter, og serviceradiusen til nettverket er omtrent 7 km. Det optiske fiber -CATV -nettverket ved bruk av optiske forsterkere kan ikke bare øke antall distribuerte brukere, men utvide også nettverksstien. Nyere utvikling har vist at fordelingen av optisk fiber/hybrid (HFC) trekker styrkene til begge og har sterk konkurranseevne.
Figur 4 er et eksempel på et optisk fiberfordelingsnettverk for AM-VSB-modulering av 35 kanaler med TV. Lyskilden til senderen er DFB-LD med en bølgelengde på 1550nm og utgangseffekt på 3,3dBm. Ved å bruke 4 -nivå EDFA som en effektfordelingsforsterker, er inngangseffekten omtrent -6dBm, og utgangseffekten er omtrent 13 dBm. Optisk mottakerfølsomhet -9.2d BM. Etter 4 distribusjonsnivåer har det totale antall brukere nådd 4,2 millioner, og nettverksstien er mer enn titalls kilometer. Det vektede signal-til-støy-forholdet til testen var større enn 45dB, og EDFA forårsaket ikke en reduksjon i CSO.
Post Time: Apr-23-2023