1. KlasifikasiFiberApenguat
Ada tiga jenis utama penguat optik:
(1) Penguat Optik Semikonduktor (SOA, Penguat Optik Semikonduktor);
(2) Penguat serat optik yang didoping dengan unsur tanah jarang (erbium Er, thulium Tm, praseodymium Pr, rubidium Nd, dll.), terutama penguat serat yang didoping erbium (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 multi-level 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 dan aplikasinya terbatas karena deviasi 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) dari komunikasi serat optik, dan TDFA beroperasi di pita-S, yang sangat cocok untuk aplikasi sistem komunikasi serat optik. Terutama EDFA, perkembangan 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 dengan panjang sekitar puluhan meter, diameter inti 3-5 mikron dan konsentrasi doping (25-1000)x10-6), sumber cahaya pompa (LD 990 atau 1480 nm), penggandeng optik, dan isolator optik. Cahaya sinyal dan cahaya pompa dapat merambat dalam arah yang sama (pemompaan ko-arah), arah yang berlawanan (pemompaan terbalik), atau kedua arah (pemompaan dua arah) di dalam serat erbium. Ketika cahaya sinyal dan cahaya pompa disuntikkan ke dalam serat erbium secara bersamaan, ion-ion erbium tereksitasi ke tingkat energi tinggi di bawah aksi cahaya pompa (Gambar 1 (b), sistem tiga tingkat), dan dengan cepat meluruh ke tingkat energi metastabil. Ketika kembali ke keadaan dasar di bawah aksi cahaya sinyal datang, ia memancarkan foton yang sesuai dengan cahaya sinyal, sehingga sinyal diperkuat. Gambar 1 (c) adalah spektrum emisi spontan yang diperkuat (ASE) dengan lebar pita yang besar (hingga 20-40 nm) dan dua puncak yang masing-masing sesuai dengan 1530 nm dan 1550 nm.
Keuntungan utama EDFA adalah penguatan tinggi, lebar pita besar, daya keluaran tinggi, efisiensi pompa tinggi, rugi penyisipan rendah, dan tidak sensitif terhadap keadaan polarisasi.
2. Masalah dengan Penguat Serat Optik
Meskipun penguat optik (terutama EDFA) memiliki banyak keunggulan luar biasa, penguat ini bukanlah penguat yang ideal. Selain noise tambahan yang mengurangi SNR sinyal, terdapat beberapa kekurangan lain, seperti:
- Ketidakrataan spektrum penguatan dalam lebar pita penguat memengaruhi kinerja penguatan multi-saluran;
- Bila penguat optik dirangkai secara bertingkat, efek noise 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 penguat awal penerima untuk meningkatkan sensitivitas penerimaan, dan juga dapat menggantikan pengulang 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 rugi-rugi dan dispersi serat optik. Dengan menggunakan sumber cahaya berspektrum sempit, atau bekerja mendekati panjang gelombang dispersi nol, pengaruh dispersi serat menjadi kecil. Sistem ini tidak perlu melakukan regenerasi pewaktuan sinyal secara menyeluruh (relai 3R) di setiap stasiun relai. Penguatan sinyal optik secara langsung dengan penguat optik (relai 1R) sudah cukup. Penguat optik dapat digunakan tidak hanya pada sistem trunk jarak jauh tetapi juga pada jaringan distribusi serat optik, terutama pada sistem WDM, untuk memperkuat beberapa kanal secara bersamaan.
1) Aplikasi Penguat Optik pada Sistem Komunikasi Serat Optik Trunking
Gambar 2 adalah diagram skema penerapan penguat optik dalam sistem komunikasi serat optik trunk. (a) Gambar menunjukkan bahwa penguat optik digunakan sebagai penguat daya pemancar dan penguat awal penerima sehingga jarak non-relai menjadi dua kali lipat. Misalnya, dengan mengadopsi EDFA, sistem transmisi Jarak 1,8 Gb/s meningkat dari 120 km menjadi 250 km atau bahkan mencapai 400 km. 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 dari repeater 3R dan penguat optik; Gambar 2 (d) Ini adalah mode relai semua-optik; dalam sistem komunikasi semua-optik, itu tidak termasuk sirkuit pewaktu dan regenerasi, sehingga transparan bit, dan tidak ada batasan "pengocok botol elektronik". Selama peralatan pengirim dan penerima di kedua ujungnya diganti, mudah untuk ditingkatkan 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 (sepertiCATVJaringan). Jaringan CATV tradisional mengadopsi 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 terdistribusi secara signifikan, tetapi juga memperluas jalur jaringan secara signifikan. Perkembangan terkini menunjukkan bahwa distribusi serat optik/hibrida (HFC) memanfaatkan keunggulan keduanya dan memiliki daya saing yang kuat.
Gambar 4 adalah contoh jaringan distribusi serat optik untuk modulasi AM-VSB pada 35 kanal TV. Sumber cahaya pemancar adalah DFB-LD dengan panjang gelombang 1550 nm dan daya keluaran 3,3 dBm. Dengan menggunakan EDFA 4 tingkat sebagai penguat distribusi daya, daya masukannya sekitar -6 dBm, dan daya keluarannya sekitar 13 dBm. Sensitivitas penerima optik -9,2 dBm. Setelah 4 tingkat 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 45 dB, dan EDFA tidak menyebabkan penurunan CSO.
Waktu posting: 23-Apr-2023