1. KlasifikasiFiberApenguat
Ada tiga jenis utama penguat optik:
(1) Penguat Optik Semikonduktor (SOA, Penguat Optik Semikonduktor);
(2) Penguat serat optik yang diolah dengan unsur tanah jarang (erbium Er, thulium Tm, praseodymium Pr, rubidium Nd, dll.), terutama penguat serat yang didoping erbium (EDFA), serta penguat serat yang didoping thulium (TDFA) dan penguat serat yang didoping praseodymium (PDFA), dll.
(3) Penguat serat nonlinier, terutama penguat serat Raman (FRA, Fiber Raman Amplifier). Perbandingan kinerja utama amplifier optik ini ditunjukkan pada tabel
EDFA (Penguat Serat Doped Erbium)
Sistem laser multi-level dapat dibentuk dengan mendoping serat kuarsa dengan unsur tanah jarang (seperti Nd, Er, Pr, Tm, dll.), dan lampu sinyal masukan langsung diperkuat di bawah aksi lampu 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 penerapannya terbatas karena penyimpangan dari port sink terbaik komunikasi serat optik dan alasan lainnya. Panjang gelombang pengoperasian EDFA dan PDFA masing-masing berada pada jendela dengan kehilangan terendah (1550nm) dan panjang gelombang dispersi nol (1300nm) komunikasi serat optik, dan TDFA beroperasi pada pita S, yang sangat cocok untuk aplikasi sistem komunikasi serat optik . Terutama EDFA, yang perkembangannya paling pesat, bersifat praktis.
ItuPprinsip EDFA
Struktur dasar EDFA ditunjukkan pada Gambar 1(a), yang sebagian besar terdiri dari media aktif (serat silika yang didoping erbium dengan panjang 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. Lampu sinyal dan lampu pompa dapat merambat dalam arah yang sama (pemompaan co-direction), arah berlawanan (pemompaan terbalik) atau kedua arah (pemompaan dua arah) pada serat erbium. Ketika lampu sinyal dan lampu pompa disuntikkan ke dalam serat erbium pada saat yang sama, ion erbium tereksitasi ke tingkat energi yang tinggi di bawah aksi lampu 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 bandwidth besar (hingga 20-40nm) dan dua puncak yang masing-masing sesuai dengan 1530nm dan 1550nm.
Keuntungan utama EDFA adalah penguatan tinggi, bandwidth besar, daya keluaran tinggi, efisiensi pompa tinggi, kehilangan penyisipan rendah, dan ketidakpekaan terhadap keadaan polarisasi.
2. Masalah dengan Amplifier Serat Optik
Meskipun penguat optik (terutama EDFA) memiliki banyak keunggulan luar biasa, namun ini bukanlah penguat yang ideal. Selain noise tambahan yang mengurangi SNR sinyal, terdapat beberapa kekurangan lainnya, seperti:
- Ketidakrataan spektrum penguatan dalam bandwidth penguat mempengaruhi kinerja amplifikasi multi-saluran;
- Ketika amplifier optik dirangkai, efek kebisingan ASE, dispersi serat, dan efek nonlinier akan terakumulasi.
Masalah-masalah ini harus dipertimbangkan dalam desain aplikasi dan sistem.
3. Penerapan Penguat Optik pada Sistem Komunikasi Serat Optik
Dalam sistem komunikasi serat optik,Penguat Serat Optikdapat digunakan tidak hanya sebagai penguat penambah daya pemancar untuk meningkatkan daya transmisi, tetapi juga sebagai penguat awal penerima untuk meningkatkan sensitivitas penerimaan, dan juga dapat menggantikan repeater optik-listrik-optik tradisional, untuk memperpanjang transmisi jarak dan mewujudkan komunikasi semua optik.
Dalam sistem komunikasi serat optik, faktor utama yang membatasi jarak transmisi adalah hilangnya dan dispersi serat optik. Menggunakan sumber cahaya spektrum sempit, atau bekerja di dekat panjang gelombang dispersi nol, pengaruh dispersi serat kecil. Sistem ini tidak perlu melakukan regenerasi pewaktuan sinyal secara lengkap (relai 3R) pada setiap stasiun relai. Cukup dengan memperkuat sinyal optik secara langsung dengan penguat optik (relai 1R). Amplifier optik dapat digunakan tidak hanya pada sistem trunk jarak jauh tetapi juga pada jaringan distribusi serat optik, terutama pada sistem WDM, untuk memperkuat beberapa saluran secara bersamaan.
1) Penerapan Penguat Optik pada Sistem Komunikasi Serat Optik Batang
Gambar 2 adalah diagram skema penerapan penguat optik pada sistem komunikasi serat optik trunk. (a) gambar menunjukkan bahwa penguat optik digunakan sebagai penguat penambah daya pada pemancar dan penguat awal pada penerima sehingga jarak non-relai menjadi dua kali lipat. Misalnya saja mengadopsi EDFA, pada sistem transmisinya jarak 1,8 Gb/s meningkat dari 120km menjadi 250km atau bahkan mencapai 400km. Gambar 2 (b)-(d) adalah penerapan penguat optik pada sistem multi-relai; Gambar (b) adalah mode relai 3R tradisional; Gambar (c) adalah mode relai campuran repeater 3R dan amplifier optik; Gambar 2 (d) Ini adalah mode relai semua optik; dalam sistem komunikasi semua optik, ini tidak menyertakan sirkuit pengaturan waktu dan regenerasi, sehingga sedikit transparan, dan tidak ada batasan “kumis botol elektronik”. Selama peralatan pengirim dan penerima di kedua ujungnya diganti, mudah untuk ditingkatkan dari tingkat rendah ke tingkat tinggi, dan penguat optik tidak perlu diganti.
2) Penerapan Penguat Optik pada Jaringan Distribusi Serat Optik
Keunggulan keluaran daya tinggi dari amplifier optik (terutama EDFA) sangat berguna dalam jaringan distribusi broadband (sepertiCATVJaringan). Jaringan CATV tradisional mengadopsi kabel koaksial, yang perlu diperkuat setiap beberapa ratus meter, dan radius layanan jaringan sekitar 7 km. Jaringan serat optik CATV yang menggunakan amplifier optik tidak hanya dapat meningkatkan jumlah pengguna yang didistribusikan, tetapi juga memperluas jalur jaringan. 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 saluran TV. Sumber cahaya pemancar adalah DFB-LD dengan panjang gelombang 1550nm dan daya keluaran 3,3dBm. Menggunakan EDFA 4 tingkat sebagai penguat distribusi daya, daya masukannya sekitar -6dBm, dan daya keluarannya sekitar 13dBm. Sensitivitas penerima optik -9.2d Bm. Setelah 4 tingkat distribusi, jumlah pengguna telah mencapai 4,2 juta, dan jalur jaringan lebih dari puluhan kilometer. Rasio signal-to-noise tertimbang pada pengujian ini lebih besar dari 45dB, dan EDFA tidak menyebabkan pengurangan CSO.
Waktu posting: 23 April-2023