1. KlasifikasiFBahasa Inggris: iberApenguat
Ada tiga jenis utama penguat optik:
(1) Penguat Optik Semikonduktor (SOA, Penguat Optik Semikonduktor);
(2) Penguat serat optik yang didoping dengan elemen tanah jarang (erbium Er, thulium Tm, praseodymium Pr, rubidium Nd, dll.), terutama penguat serat yang didoping erbium (Bahasa Indonesia: EDFA), serta penguat serat terdoping thulium (TDFA) dan penguat serat terdoping praseodymium (PDFA), dll.
(3) Penguat serat nonlinier, terutama penguat Raman serat (FRA, Penguat Raman Serat). Perbandingan kinerja utama penguat optik ini ditunjukkan pada tabel.
EDFA (Penguat Serat Terdoping Erbium)
Sistem laser multilevel dapat dibentuk dengan mendoping serat kuarsa dengan elemen tanah jarang (seperti Nd, Er, Pr, Tm, dll.), dan cahaya sinyal input secara langsung diperkuat di bawah aksi cahaya pompa. Setelah memberikan umpan balik yang sesuai, laser serat terbentuk. Panjang gelombang kerja penguat serat yang didoping Nd adalah 1060nm dan 1330nm, dan pengembangan serta aplikasinya terbatas karena penyimpangan dari port sink terbaik komunikasi serat optik dan alasan lainnya. Panjang gelombang operasi EDFA dan PDFA masing-masing berada di jendela kehilangan terendah (1550nm) dan panjang gelombang dispersi nol (1300nm) komunikasi serat optik, dan TDFA beroperasi di pita S, yang sangat cocok untuk aplikasi sistem komunikasi serat optik. Terutama EDFA, pengembangan paling cepat, telah praktis.
ItuPRingkasan EDFA
Struktur dasar EDFA ditunjukkan pada Gambar 1(a), yang sebagian besar terdiri dari media aktif (serat silika terdoping erbium sepanjang sekitar puluhan meter, dengan diameter inti 3-5 mikron dan konsentrasi doping (25-1000)x10-6), sumber cahaya pompa (LD 990 atau 1480nm), coupler optik, dan isolator optik. Cahaya sinyal dan cahaya pompa dapat merambat dalam arah yang sama (pemompaan searah), arah yang berlawanan (pemompaan terbalik), atau kedua arah (pemompaan dua arah) dalam serat erbium. Bahasa Indonesia: Ketika cahaya sinyal dan cahaya pompa disuntikkan ke serat erbium pada saat yang sama, ion erbium tereksitasi ke tingkat energi tinggi di bawah aksi cahaya pompa (Gambar 1 (b), sistem tiga tingkat), dan cepat meluruh ke tingkat energi metastabil, ketika kembali ke keadaan dasar di bawah aksi cahaya sinyal insiden, ia memancarkan foton yang sesuai dengan cahaya sinyal, sehingga sinyal diperkuat. Gambar 1 (c) adalah spektrum emisi spontan yang diperkuat (ASE) dengan bandwidth besar (hingga 20-40nm) dan dua puncak yang masing-masing sesuai dengan 1530nm dan 1550nm.
Keuntungan utama EDFA adalah penguatan tinggi, lebar pita besar, daya keluaran tinggi, efisiensi pompa tinggi, rugi penyisipan rendah, dan tidak peka terhadap keadaan polarisasi.
2. Masalah dengan Penguat Serat Optik
Meskipun penguat optik (terutama EDFA) memiliki banyak kelebihan yang menonjol, namun penguat ini bukanlah penguat yang ideal. Selain noise tambahan yang mengurangi SNR sinyal, terdapat beberapa kekurangan lainnya, seperti:
- Ketidakrataan spektrum penguatan dalam lebar pita penguat memengaruhi kinerja penguatan multi-saluran;
- Bila penguat optik disalurkan, efek derau ASE, dispersi serat dan efek nonlinier akan terakumulasi.
Masalah-masalah ini harus dipertimbangkan dalam desain aplikasi dan sistem.
3. Aplikasi Penguat Optik pada Sistem Komunikasi Serat Optik
Dalam sistem komunikasi serat optik,Penguat Serat Optikdapat digunakan tidak hanya sebagai penguat daya pemancar untuk meningkatkan daya transmisi, tetapi juga sebagai preamplifier penerima untuk meningkatkan sensitivitas penerimaan, dan juga dapat menggantikan repeater optik-listrik-optik tradisional, untuk memperluas jarak transmisi dan mewujudkan komunikasi semua-optik.
Dalam sistem komunikasi serat optik, faktor utama yang membatasi jarak transmisi adalah kehilangan dan dispersi serat optik. Dengan menggunakan sumber cahaya spektrum sempit, atau bekerja di dekat panjang gelombang dispersi nol, pengaruh dispersi serat menjadi kecil. Sistem ini tidak perlu melakukan regenerasi pengaturan waktu sinyal lengkap (relai 3R) di setiap stasiun relai. Cukup dengan langsung memperkuat sinyal optik dengan penguat optik (relai 1R). Penguat optik dapat digunakan tidak hanya dalam sistem jalur jarak jauh tetapi juga dalam jaringan distribusi serat optik, terutama dalam sistem WDM, untuk memperkuat beberapa saluran secara bersamaan.
1) Aplikasi Penguat Optik pada Sistem Komunikasi Serat Optik Trunking
Gambar 2 merupakan diagram skematik penerapan penguat optik pada sistem komunikasi serat optik trunk. (a) Gambar tersebut menunjukkan bahwa penguat optik digunakan sebagai penguat daya pemancar dan penguat awal penerima sehingga jarak non-relai menjadi dua kali lipat. Misalnya, dengan menggunakan EDFA, sistem transmisi Jarak 1,8Gb/s meningkat dari 120km menjadi 250km atau bahkan mencapai 400km. Gambar 2 (b)-(d) adalah aplikasi penguat optik dalam sistem multi-relai; Gambar (b) adalah mode relai 3R tradisional; Gambar (c) adalah mode relai campuran repeater 3R dan penguat optik; Gambar 2 (d) Ini adalah mode relai semua-optik; dalam sistem komunikasi semua-optik, itu tidak termasuk sirkuit pengaturan waktu dan regenerasi, sehingga transparan bit, dan tidak ada batasan "kumis botol elektronik". Selama peralatan pengirim dan penerima di kedua ujungnya diganti, Mudah untuk meningkatkan dari kecepatan rendah ke kecepatan tinggi, dan penguat optik tidak perlu diganti.
2) Aplikasi Penguat Optik pada Jaringan Distribusi Serat Optik
Keunggulan keluaran daya tinggi dari penguat optik (terutama EDFA) sangat berguna dalam jaringan distribusi pita lebar (sepertiTV KabelJaringan). Jaringan CATV tradisional menggunakan kabel koaksial, yang perlu diperkuat setiap beberapa ratus meter, dan radius layanan jaringan sekitar 7 km. Jaringan CATV serat optik yang menggunakan penguat optik tidak hanya dapat meningkatkan jumlah pengguna yang terdistribusi, tetapi juga memperluas jalur jaringan. Perkembangan terkini telah menunjukkan bahwa distribusi serat optik/hibrida (HFC) memanfaatkan kekuatan keduanya dan memiliki daya saing yang kuat.
Gambar 4 adalah contoh jaringan distribusi serat optik untuk modulasi AM-VSB dari 35 saluran TV. Sumber cahaya pemancar adalah DFB-LD dengan panjang gelombang 1550nm dan daya keluaran 3,3dBm. Menggunakan EDFA 4 level sebagai penguat distribusi daya, daya masukannya sekitar -6dBm, dan daya keluarannya sekitar 13dBm. Sensitivitas penerima optik -9,2d Bm. Setelah 4 level distribusi, jumlah total pengguna telah mencapai 4,2 juta, dan jalur jaringan lebih dari puluhan kilometer. Rasio sinyal terhadap derau tertimbang dari pengujian lebih besar dari 45dB, dan EDFA tidak menyebabkan penurunan CSO.
Waktu posting: 23-Apr-2023