1. Classificatie vanFIberAmeplifiers
Er zijn drie hoofdtypen optische versterkers:
(1) optische versterker van halfgeleider (SOA, optische versterker van halfgeleider);
(2) Optische vezelversterkers gedoteerd met zeldzame aardelementen (Erbium ER, Thulium TM, praseodymium PR, rubidium nd, etc.), voornamelijk met erbium gedoteerde vezelversterkers (EDFA), evenals thulium-gedoteerde vezelversterkers (TDFA) en praseodymium-gedoteerde vezelversterkers (PDFA), enz.
(3) Niet -lineaire vezelversterkers, voornamelijk vezel Raman -versterkers (FRA, Fiber Raman -versterker). De belangrijkste prestatievergelijking van deze optische versterkers wordt in de tabel weergegeven
EDFA (Erbium gedoteerde vezelversterker)
Een lasersysteem op meerdere niveaus kan worden gevormd door de kwartsvezel te doperen met zeldzame aardelementen (zoals ND, ER, PR, TM, enz.), En het inputsignaallicht wordt direct versterkt onder de werking van het pomplicht. Na het geven van passende feedback wordt een vezellaser gevormd. De werkgolflengte van de ND-gedoteerde vezelversterker is 1060 Nm en 1330 Nm, en de ontwikkeling en toepassing ervan is beperkt vanwege afwijking van de beste sinkhaven van glasvezelcommunicatie en andere redenen. De operationele golflengten van EDFA en PDFA zijn respectievelijk in het venster van het laagste verlies (1550 nm) en nul dispersiebolflengte (1300 nm) van optische vezelcommunicatie, en TDFA werkt in de S-band, die zeer geschikt zijn voor optische vezelcommunicatiesysteemtoepassingen. Vooral EDFA, de snelste ontwikkeling, is praktisch geweest.
DePRinciple van EDFA
De basisstructuur van EDFA wordt getoond in figuur 1 (a), die voornamelijk is samengesteld uit een actief medium (erbium-gedoteerde silicaviber ongeveer tientallen meters lang, met een kerndiameter van 3-5 micron en een dopingconcentratie van (25-1000) x10-6), pomplichtbron (990 of 1480 nm LD), optische coulator en optische isolator. Signaallicht en pomplicht kunnen zich in dezelfde richting voortplanten (codirectioneel pompen), tegengestelde richtingen (omgekeerd pompen) of beide richtingen (bidirectioneel pompen) in de erbiumvezel. Wanneer het signaallicht en het pomplamp tegelijkertijd in de erbiumvezel worden geïnjecteerd, worden de Erbium-ionen opgewonden naar een hoog energieniveau onder de werking van het pomplicht (figuur 1 (b), een systeem op drie niveaus), en snel rotten met het metastabiele energieniveau, wanneer het terugkeert tot de grondstaat onder de werking van het invallende signaallicht, het uitzendt van het signaallicht, dat het signaallicht is dat het signaal is amplated. Figuur 1 (c) is het geamplificeerde spontane emissie (ASE) spectrum met een grote bandbreedte (tot 20-40 nm) en twee pieken die overeenkomen met respectievelijk 1530 nm en 1550 nm.
De belangrijkste voordelen van EDFA zijn een hoge versterking, grote bandbreedte, hoog uitgangsvermogen, hoge pompefficiëntie, lage invoegverlies en ongevoeligheid voor polarisatietoestand.
2. Problemen met optische glasvezelversterkers
Hoewel de optische versterker (vooral EDFA) veel uitstekende voordelen heeft, is het geen ideale versterker. Naast de extra ruis die de SNR van het signaal vermindert, zijn er enkele andere tekortkomingen, zoals:
- Onevenheid van het versterkingsspectrum binnen de versterkerbandbreedte beïnvloedt de prestaties van meerdere kanalen versterking;
- Wanneer optische versterkers worden gecascadeerd, zullen de effecten van ASE -ruis, vezeldispersie en niet -lineaire effecten zich ophopen.
Deze problemen moeten worden overwogen in toepassing en systeemontwerp.
3. Toepassing van de optische versterker in optisch vezelcommunicatiesysteem
In het optische vezelcommunicatiesysteem, deGlasvezel optische versterkerKan niet alleen worden gebruikt als een stroomversterker van de zender om het transmissievermogen te vergroten, maar ook als een voorversterker van de ontvanger om de ontvangende gevoeligheid te verbeteren, en kan ook de traditionele optische-elektrische-optische repeater vervangen, om de verzendafstand te verlengen en de all-optische communicatie te realiseren.
In optische vezelcommunicatiesystemen zijn de belangrijkste factoren die de transmissie -afstand beperken het verlies en dispersie van de optische vezel. Met behulp van een smal-spectrum lichtbron of werken in de buurt van de nul-dispersie golflengte, is de invloed van vezeldispersie klein. Dit systeem hoeft geen volledige signaaltiming -regeneratie (3R -relais) uit te voeren op elk relaisstation. Het is voldoende om het optische signaal direct te versterken met een optische versterker (1R -relais). Optische versterkers kunnen niet alleen worden gebruikt in trunk-systemen op lange afstand, maar ook in optische vezelverdelingsnetwerken, met name in WDM-systemen, om meerdere kanalen tegelijkertijd te versterken.
1) Toepassing van optische versterkers in trunk optische vezelcommunicatiesystemen
Fig. 2 is een schematisch diagram van de toepassing van de optische versterker in het Trunk Optical Fiber Communication System. (a) De afbeelding laat zien dat de optische versterker wordt gebruikt als de stroomversterker van de zender en de voorversterker van de ontvanger, zodat de niet-relay-afstand wordt verdubbeld. Bijvoorbeeld, het aannemen van EDFA, de systeemtransmissie De afstand van 1,8 GB/s neemt toe van 120 km tot 250 km of bereikt zelfs 400 km. Figuur 2 (b)-(d) is de toepassing van optische versterkers in multi-relay-systemen; Afbeelding (b) is de traditionele 3R -relaismodus; Figuur (C) is de gemengde relaismodus van 3R -repeaters en optische versterkers; Figuur 2 (d) Het is een all-optische relaismodus; In een all-optisch communicatiesysteem omvat het geen timing- en regeneratiecircuits, dus het is bit-transparant en er is geen beperking van de "elektronische flesklinker". Zolang de verzendende en ontvangstapparatuur aan beide uiteinden wordt vervangen, is het eenvoudig om van een laag tarief te upgraden naar een hoog tarief en de optische versterker niet hoeft te worden vervangen.
2) Toepassing van de optische versterker in optisch vezelverdelingsnetwerk
De hoge vermogensuitgang van optische versterkers (met name EDFA) zijn zeer nuttig in breedbanddistributienetwerken (zoalsCatvNetwerken). Het traditionele CATV -netwerk neemt de coaxkabel aan, die elke honderden meters moet worden versterkt, en de servicestraal van het netwerk is ongeveer 7 km. Het optische Fiber CATV -netwerk met optische versterkers kan niet alleen het aantal gedistribueerde gebruikers aanzienlijk vergroten, maar ook het netwerkpad aanzienlijk uitbreiden. Recente ontwikkelingen hebben aangetoond dat de verdeling van optische vezel/hybride (HFC) de sterke punten van beide trekt en een sterk concurrentievermogen heeft.
Figuur 4 is een voorbeeld van een optisch vezelverdelingsnetwerk voor AM-VSB-modulatie van 35 tv-kanalen. De lichtbron van de zender is DFB-LD met een golflengte van 1550 nm en uitgangsvermogen van 3,3 dBm. Met behulp van 4 -niveau EDFA als een stroomverdelingsversterker, is het invoervermogen ongeveer -6DBM en is het uitgangsvermogen ongeveer 13dBm. Optische ontvangergevoeligheid -9.2d BM. Na 4 distributieniveaus heeft het totale aantal gebruikers 4,2 miljoen bereikt en is het netwerkpad meer dan tientallen kilometers. De gewogen signaal-ruisverhouding van de test was groter dan 45 dB en EDFA veroorzaakte geen vermindering van CSO.
Posttijd: april-23-2023