1. การจำแนกประเภทของFไอเบอร์Amplifiers
แอมพลิฟายเออร์ออปติคัลมีสามประเภทหลัก:
(1) แอมพลิฟายเออร์ออปติคัลเซมิคอนดักเตอร์ (SOA, แอมพลิฟายเออร์ออปติคัลเซมิคอนดักเตอร์);
(2) แอมพลิฟายเออร์ไฟเบอร์ออปติคอลที่เจือด้วยองค์ประกอบของโลกหายาก (Erbium ER, Thulium TM, Praseodymium PR, Rubidium ND ฯลฯ ) ส่วนใหญ่เป็นแอมพลิฟายเออร์ไฟเบอร์ Erbium-doped (EDFA) เช่นเดียวกับแอมพลิฟายเออร์ไฟเบอร์ thulium-doped (TDFA) และแอมพลิฟายเออร์ไฟเบอร์ praseodymium (PDFA) ฯลฯ
(3) แอมพลิฟายเออร์ไฟเบอร์แบบไม่เชิงเส้นส่วนใหญ่เป็นแอมพลิฟายเออร์ไฟเบอร์รามาน (FRA, แอมพลิฟายเออร์เส้นใยรามาน) การเปรียบเทียบประสิทธิภาพหลักของแอมพลิฟายเออร์ออปติคัลเหล่านี้แสดงในตาราง
EDFA (แอมพลิฟายเออร์ไฟเบอร์เจือเออร์เบียม)
ระบบเลเซอร์หลายระดับสามารถเกิดขึ้นได้โดยการเติมเส้นใยควอตซ์ด้วยองค์ประกอบของโลกหายาก (เช่น ND, ER, PR, TM ฯลฯ ) และไฟสัญญาณอินพุตจะถูกขยายโดยตรงภายใต้การกระทำของแสงปั๊ม หลังจากให้ข้อเสนอแนะที่เหมาะสมเลเซอร์ไฟเบอร์จะถูกสร้างขึ้น ความยาวคลื่นที่ใช้งานได้ของแอมพลิฟายเออร์ไฟเบอร์ ND-doped คือ 1060nm และ 1330nm และการพัฒนาและแอปพลิเคชันนั้นมี จำกัด เนื่องจากการเบี่ยงเบนจากพอร์ต Sink ที่ดีที่สุดของการสื่อสารไฟเบอร์ออปติกและเหตุผลอื่น ๆ ความยาวคลื่นในการดำเนินงานของ EDFA และ PDFA นั้นตามลำดับในหน้าต่างของการสูญเสียต่ำสุด (1550nm) และความยาวคลื่นการกระจายตัวเป็นศูนย์ (1300nm) ของการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงและ TDFA ทำงานใน S-band โดยเฉพาะอย่างยิ่ง EDFA การพัฒนาที่รวดเร็วที่สุดได้รับการปฏิบัติ
ที่Principle of edfa
โครงสร้างพื้นฐานของ EDFA แสดงในรูปที่ 1 (a) ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยตัวกลางที่ใช้งานอยู่ (เส้นใยซิลิกาที่มีเจือด้วยเออร์เบียมประมาณสิบเมตรยาวโดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางแกน 3-5 ไมครอนและความเข้มข้นของสารตั้งค่า (25-1000) x10-6) ไฟสัญญาณและไฟปั๊มสามารถแพร่กระจายไปในทิศทางเดียวกัน (การสูบน้ำแบบ codirectional), ทิศทางตรงกันข้าม (การสูบย้อนกลับ) หรือทั้งสองทิศทาง (การสูบน้ำสองทิศทาง) ในเส้นใย Erbium เมื่อสัญญาณไฟและแสงปั๊มถูกฉีดเข้าไปในเส้นใยเออร์เบียมในเวลาเดียวกันเออร์เบียมไอออนจะตื่นเต้นกับระดับพลังงานสูงภายใต้การกระทำของแสงปั๊ม (รูปที่ 1 (b) ระบบสามระดับ) และการสลายตัวของพลังงานที่แพร่กระจายได้อย่างรวดเร็ว รูปที่ 1 (c) เป็นสเปกตรัมการปล่อยออกมาเอง (ASE) ที่มีแบนด์วิดท์ขนาดใหญ่ (สูงสุด 20-40nm) และสองยอดเขาที่สอดคล้องกับ 1530nm และ 1550nm ตามลำดับ
ข้อได้เปรียบหลักของ EDFA คืออัตราขยายสูงแบนด์วิดท์ขนาดใหญ่กำลังขับสูงประสิทธิภาพของปั๊มสูงการสูญเสียการแทรกต่ำและความไวต่อสถานะโพลาไรเซชัน
2. ปัญหาเกี่ยวกับแอมพลิฟายเออร์ไฟเบอร์ออปติก
แม้ว่าแอมพลิฟายเออร์ออปติคัล (โดยเฉพาะ EDFA) มีข้อได้เปรียบที่โดดเด่นมากมาย แต่ก็ไม่ได้เป็นเครื่องขยายเสียงในอุดมคติ นอกเหนือจากเสียงเพิ่มเติมที่ช่วยลด SNR ของสัญญาณแล้วยังมีข้อบกพร่องอื่น ๆ เช่น:
- ความไม่สม่ำเสมอของสเปกตรัม Gain ภายในแบนด์วิดธ์แอมพลิฟายเออร์ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการขยายหลายช่องทาง
- เมื่อแอมพลิฟายเออร์ออปติคัลถูกเรียงซ้อนกันผลกระทบของเสียง ASE การกระจายตัวของเส้นใยและเอฟเฟกต์ไม่เชิงเส้นจะสะสม
ปัญหาเหล่านี้จะต้องได้รับการพิจารณาในแอปพลิเคชันและการออกแบบระบบ
3. แอปพลิเคชันของแอมพลิฟายเออร์ออปติคัลในระบบการสื่อสารไฟเบอร์ออปติคอล
ในระบบสื่อสารไฟเบอร์ออปติคอลแอมพลิฟายเออร์ไฟเบอร์ออปติกสามารถใช้งานได้ไม่เพียง แต่เป็นแอมพลิฟายเออร์เพิ่มกำลังของเครื่องส่งสัญญาณเพื่อเพิ่มกำลังการส่งสัญญาณ แต่ยังเป็นตัวพิมพ์ใหญ่ของตัวรับสัญญาณเพื่อปรับปรุงความไวที่ได้รับและยังสามารถแทนที่ repeater ออปติคัล-ออพติคอลแบบดั้งเดิมเพื่อขยายระยะการส่งผ่าน
ในระบบการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงปัจจัยหลักที่ จำกัด ระยะการส่งคือการสูญเสียและการกระจายตัวของใยแก้วนำแสง การใช้แหล่งกำเนิดแสงแคบ ๆ หรือทำงานใกล้กับความยาวคลื่นการกระจายศูนย์อิทธิพลของการกระจายตัวของเส้นใยมีขนาดเล็ก ระบบนี้ไม่จำเป็นต้องดำเนินการฟื้นฟูสัญญาณเวลาที่สมบูรณ์ (รีเลย์ 3R) ที่แต่ละสถานีถ่ายทอด มันเพียงพอที่จะขยายสัญญาณออปติคัลโดยตรงด้วยแอมพลิฟายเออร์ออปติคัล (รีเลย์ 1R) แอมพลิฟายเออร์ออปติคัลสามารถใช้ไม่เพียง แต่ในระบบลำตัวทางไกล แต่ยังอยู่ในเครือข่ายการกระจายไฟเบอร์ออพติคอลโดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบ WDM เพื่อขยายช่องหลายช่องทางพร้อมกัน
1) แอปพลิเคชันของแอมพลิฟายเออร์ออปติคัลในระบบการสื่อสารไฟเบอร์ออพติคอลลำตัว
รูปที่ 2 เป็นแผนผังแผนผังของแอปพลิเคชันของแอมพลิฟายเออร์ออปติคัลในระบบการสื่อสารไฟเบอร์ออพติคอลลำตัว (a) รูปภาพแสดงให้เห็นว่าแอมพลิฟายเออร์ออปติคัลถูกใช้เป็นแอมพลิฟายเออร์พลังงานเพิ่มของเครื่องส่งสัญญาณและเครื่องวัด preamplifier ของตัวรับสัญญาณเพื่อให้ระยะทางที่ไม่ใช่การปล่อยเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า ตัวอย่างเช่นการใช้ EDFA การส่งผ่านระบบ ระยะทาง 1.8GB/s เพิ่มขึ้นจาก 120 กม. เป็น 250 กม. หรือถึงถึง 400 กม. รูปที่ 2 (b)-(d) เป็นแอปพลิเคชันของแอมพลิฟายเออร์ออปติคัลในระบบการฆ่าหลายครั้ง รูป (b) เป็นโหมดรีเลย์ 3R แบบดั้งเดิม รูป (c) เป็นโหมดรีเลย์ผสมของ 3R repeaters และแอมพลิฟายเออร์ออปติคัล รูปที่ 2 (d) เป็นโหมดรีเลย์ออพติคอลทั้งหมด ในระบบการสื่อสารที่มีประสิทธิภาพทั้งหมดไม่รวมถึงเวลาและวงจรการฟื้นฟูดังนั้นจึงเป็นบิตโปร่งใสและไม่มีข้อ จำกัด “ ขวดอิเล็กทรอนิกส์” ตราบใดที่การส่งและรับอุปกรณ์ที่ปลายทั้งสองถูกแทนที่ก็เป็นเรื่องง่ายที่จะอัพเกรดจากอัตราที่ต่ำเป็นอัตราที่สูงและแอมพลิฟายเออร์ออปติคัลไม่จำเป็นต้องเปลี่ยน
2) แอปพลิเคชันของแอมพลิฟายเออร์ออปติคัลในเครือข่ายการกระจายไฟเบอร์ออปติคอล
ข้อได้เปรียบด้านกำลังไฟสูงของแอมป์ออปติคัล (โดยเฉพาะอย่างยิ่ง EDFA) มีประโยชน์มากในเครือข่ายการกระจายบรอดแบนด์ (เช่นCATVเครือข่าย) เครือข่าย CATV แบบดั้งเดิมใช้สายเคเบิลโคแอกเซียลซึ่งจะต้องขยายทุก ๆ หลายร้อยเมตรและรัศมีการบริการของเครือข่ายอยู่ที่ประมาณ 7 กม. เครือข่ายใยแก้วนำแสง CATV ที่ใช้แอมพลิฟายเออร์ออปติคอลไม่เพียง แต่เพิ่มจำนวนผู้ใช้แบบกระจายอย่างมากเท่านั้น แต่ยังขยายเส้นทางเครือข่ายอย่างมาก การพัฒนาล่าสุดแสดงให้เห็นว่าการกระจายของใยแก้วนำแสง/ไฮบริด (HFC) ดึงจุดแข็งของทั้งคู่และมีความสามารถในการแข่งขันที่แข็งแกร่ง
รูปที่ 4 เป็นตัวอย่างของเครือข่ายการกระจายไฟเบอร์ออปติคอลสำหรับการปรับ AM-VSB ของทีวี 35 ช่อง แหล่งกำเนิดแสงของเครื่องส่งสัญญาณคือ DFB-LD ที่มีความยาวคลื่น 1550Nm และกำลังขับที่ 3.3dbm การใช้ EDFA 4 ระดับเป็นแอมพลิฟายเออร์การกระจายพลังงานกำลังไฟอินพุตประมาณ -6DBM และกำลังเอาต์พุตของมันอยู่ที่ประมาณ 13dBm ความไวของตัวรับแสง -9.2d BM หลังจากการกระจาย 4 ระดับจำนวนผู้ใช้ทั้งหมดถึง 4.2 ล้านคนและเส้นทางเครือข่ายมากกว่าสิบกิโลเมตร อัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนของการทดสอบมากกว่า 45dB และ EDFA ไม่ได้ทำให้ CSO ลดลง
เวลาโพสต์: เมษายน 23-2023