1. KlasifikasiFIberAmplifiers
Ada tiga jenis utama amplifier optik:
(1) penguat optik semikonduktor (SOA, penguat optik semikonduktor);
(2) Amplifier serat optik yang didoping dengan elemen tanah jarang (Erbium ER, Thulium TM, Praseodymium PR, Rubidium ND, dll.), Terutama amplifier serat yang didoping erbium (Edfa), serta amplifier serat yang didoping thulium (TDFA) dan amplifier serat yang didoping praseodymium (PDFA), dll.
(3) Amplifier serat nonlinier, terutama penguat serat Raman (FRA, penguat serat Raman). Perbandingan kinerja utama dari amplifier optik ini ditampilkan dalam tabel
EDFA (ERBIUM DOPED Fiber Amplifier)
Sistem laser multi-level dapat dibentuk dengan mendoping serat kuarsa dengan elemen tanah jarang (seperti ND, ER, PR, TM, dll.), Dan lampu sinyal input secara langsung diamplifikasi di bawah aksi lampu pompa. Setelah memberikan umpan balik yang tepat, laser serat terbentuk. Panjang gelombang kerja dari penguat serat ND-doped adalah 1060nm dan 1330nm, dan pengembangan dan aplikasinya terbatas karena penyimpangan dari port wastafel terbaik komunikasi serat optik dan alasan lainnya. Panjang gelombang operasi EDFA dan PDFA masing-masing berada di jendela kerugian terendah (1550Nm) dan panjang gelombang dispersi nol (1300Nm) komunikasi serat optik, dan TDFA beroperasi di S-band, yang sangat cocok untuk aplikasi sistem komunikasi serat optik. Terutama EDFA, perkembangan yang paling cepat, praktis.
ItuPRinciple dari Edfa
The basic structure of EDFA is shown in Figure 1(a), which is mainly composed of an active medium (erbium-doped silica fiber about tens of meters long, with a core diameter of 3-5 microns and a doping concentration of (25-1000)x10-6) , pump light source (990 or 1480nm LD), optical coupler and optical isolator. Lampu sinyal dan lampu pompa dapat merambat ke arah yang sama (pompa codirectional), arah yang berlawanan (pompa terbalik) atau kedua arah (pemompaan dua arah) dalam serat Erbium. Ketika lampu sinyal dan cahaya pompa disuntikkan ke serat erbium pada saat yang sama, ion Erbium bersemangat ke tingkat energi yang tinggi di bawah aksi cahaya pompa (Gambar 1 (b), sistem tiga tingkat), dan dengan cepat membusuk ke tingkat energi metastabil, ketika kembali ke keadaan di bawah sinyal. Gambar 1 (c) adalah spektrum emisi spontan (ASE) yang diamplifikasi dengan bandwidth besar (hingga 20-40Nm) dan dua puncak yang masing-masing sesuai dengan 1530nm dan 1550nm.
Keuntungan utama EDFA adalah gain tinggi, bandwidth besar, daya output 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 keuntungan luar biasa, itu bukan penguat yang ideal. Selain kebisingan tambahan yang mengurangi SNR sinyal, ada beberapa kekurangan lainnya, seperti:
- Ketidakpercayaan spektrum gain dalam bandwidth amplifier mempengaruhi kinerja amplifikasi multi-saluran;
- Ketika amplifier optik dikurung, efek dari kebisingan ASE, dispersi serat dan efek nonlinier akan menumpuk.
Masalah -masalah ini harus dipertimbangkan dalam desain aplikasi dan sistem.
3. Aplikasi penguat optik dalam sistem komunikasi serat optik
Dalam sistem komunikasi serat optik,Penguat serat optikDapat digunakan tidak hanya sebagai penguat dorongan daya dari pemancar untuk meningkatkan daya transmisi, tetapi juga sebagai preamplifier penerima untuk meningkatkan sensitivitas penerima, dan juga dapat menggantikan repeater optik-optik tradisional, untuk memperluas jarak transmisi dan mewujudkan komunikasi all-optical.
Dalam sistem komunikasi serat optik, faktor utama yang membatasi jarak transmisi adalah kehilangan 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 waktu sinyal lengkap (relai 3R) di setiap stasiun relai. Cukup untuk secara langsung memperkuat sinyal optik dengan penguat optik (relai 1R). Amplifier optik dapat digunakan tidak hanya dalam sistem trunk jarak jauh tetapi juga dalam jaringan distribusi serat optik, terutama dalam sistem WDM, untuk memperkuat beberapa saluran secara bersamaan.
1) Penerapan amplifier optik dalam sistem komunikasi serat optik trunk
Gbr. 2 adalah diagram skematik dari aplikasi penguat optik dalam sistem komunikasi serat optik trunk. (a) Gambar menunjukkan bahwa penguat optik digunakan sebagai penguat dorongan daya dari pemancar dan preamplifier penerima sehingga jarak non-relay dua kali lipat. Misalnya, mengadopsi EDFA, transmisi sistem Jarak 1.8GB/s meningkat dari 120 km menjadi 250 km atau bahkan mencapai 400 km. Gambar 2 (b)-(d) adalah penerapan amplifier optik dalam sistem multi-relay; Gambar (b) adalah mode relai 3R tradisional; Gambar (c) adalah mode relai campuran dari pengulang 3R dan amplifier optik; Gambar 2 (d) Ini adalah mode relai all-optical; Dalam sistem komunikasi semua-optik, itu tidak termasuk sirkuit waktu dan regenerasi, sehingga sedikit transparan, dan tidak ada pembatasan "kumis botol elektronik". Selama peralatan pengiriman dan penerima di kedua ujungnya diganti, mudah untuk meningkatkan dari laju rendah ke tingkat tinggi, dan penguat optik tidak perlu diganti.
2) Aplikasi penguat optik dalam jaringan distribusi serat optik
Keuntungan output 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 jari -jari layanan jaringan adalah sekitar 7 km. Jaringan CATV serat optik menggunakan amplifier optik tidak hanya dapat meningkatkan jumlah pengguna yang didistribusikan, tetapi juga sangat memperluas jalur jaringan. Perkembangan terbaru telah menunjukkan bahwa distribusi serat optik/hibrida (HFC) menarik 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 output 3.3dBm. Menggunakan EDFA 4 -level sebagai penguat distribusi daya, daya inputnya sekitar -6dBm, dan daya outputnya 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 tes sinyal-ke-noise tertimbang lebih besar dari 45dB, dan EDFA tidak menyebabkan pengurangan CSO.
Waktu posting: APR-23-2023