1. KlasifikasiFiberApanguat
Aya tilu jinis utama amplifier optik:
(1) Panguat Optik Semikonduktor (SOA, Panguat Optik Semikonduktor);
(2) Amplifier serat optik anu didoping ku unsur bumi langka (erbium Er, thulium Tm, praseodymium Pr, rubidium Nd, jsb.), utamina amplifier serat anu didoping erbium (EDFA), kitu ogé amplifier serat anu didoping thulium (TDFA) sareng amplifier serat anu didoping praseodymium (PDFA), jsb.
(3) Amplifier serat nonlinier, utamina amplifier serat Raman (FRA, Amplifier Serat Raman). Babandingan kinerja utama tina amplifier optik ieu dipidangkeun dina tabel.
EDFA (Penguat Serat Doping Erbium)
Sistem laser multi-level tiasa dibentuk ku cara ngadoping serat kuarsa ku unsur bumi langka (sapertos Nd, Er, Pr, Tm, jsb.), sareng lampu sinyal input langsung dikuatkeun dina pangaruh lampu pompa. Saatos masihan eupan balik anu pas, laser serat kabentuk. Panjang gelombang kerja tina amplifier serat anu didoping Nd nyaéta 1060nm sareng 1330nm, sareng pamekaran sareng aplikasi na diwatesan kusabab panyimpangan tina port sink pangsaéna pikeun komunikasi serat optik sareng alesan sanésna. Panjang gelombang operasi EDFA sareng PDFA masing-masing aya dina jandela panjang gelombang karugian panghandapna (1550nm) sareng nol dispersi (1300nm) tina komunikasi serat optik, sareng TDFA beroperasi dina S-band, anu cocog pisan pikeun aplikasi sistem komunikasi serat optik. Utamana EDFA, pamekaran anu paling gancang, parantos praktis.
ThePprinsip EDFA
Struktur dasar EDFA dipidangkeun dina Gambar 1(a), anu utamina diwangun ku média aktif (serat silika anu didoping erbium panjangna sakitar puluhan méter, kalayan diaméter inti 3-5 mikron sareng konsentrasi doping (25-1000)x10-6), sumber cahaya pompa (990 atanapi 1480nm LD), coupler optik sareng isolator optik. Lampu sinyal sareng lampu pompa tiasa nyebar dina arah anu sami (pompa koarah), arah anu sabalikna (pompa tibalik) atanapi duanana arah (pompa dua arah) dina serat erbium. Nalika lampu sinyal sareng lampu pompa diinjeksikeun kana serat erbium dina waktos anu sami, ion erbium diujakeun kana tingkat énergi anu luhur dina aksi lampu pompa (Gambar 1(b), sistem tilu tingkat), sareng gancang buruk kana tingkat énergi métastable, nalika uih deui ka kaayaan dasar dina aksi lampu sinyal datang, éta ngaluarkeun foton anu saluyu sareng lampu sinyal, supados sinyal dikuatkeun. Gambar 1 (c) nyaéta spéktrum émisi spontan (ASE) anu diamplifikasi kalayan bandwidth anu ageung (dugi ka 20-40nm) sareng dua puncak anu masing-masing pakait sareng 1530nm sareng 1550nm.
Kaunggulan utama EDFA nyaéta gain anu luhur, bandwidth anu ageung, daya kaluaran anu luhur, efisiensi pompa anu luhur, rugi sisipan anu handap, sareng teu sénsitip kana kaayaan polarisasi.
2. Masalah sareng Amplifier Serat Optik
Sanaos amplifier optik (utamina EDFA) ngagaduhan seueur kaunggulan anu luar biasa, éta sanés amplifier anu idéal. Salian ti noise tambahan anu ngirangan SNR sinyal, aya sababaraha kakurangan sanésna, sapertos:
- Henteu ratana spéktrum gain dina bandwidth amplifier mangaruhan kinerja amplifikasi multi-kanal;
- Nalika amplifier optik di-cascade, pangaruh noise ASE, dispersi serat, sareng pangaruh nonlinier bakal akumulasi.
Masalah-masalah ieu kedah dipertimbangkeun dina desain aplikasi sareng sistem.
3. Aplikasi Amplifier Optik dina Sistem Komunikasi Serat Optik
Dina sistem komunikasi serat optik,Penguat Serat OptikBisa dipaké teu ngan saukur salaku panguat daya pamancar pikeun ningkatkeun daya transmisi, tapi ogé salaku preamplifier panarima pikeun ningkatkeun sensitivitas panarima, sarta ogé bisa ngagantikeun repeater optik-listrik-optik tradisional, pikeun manjangkeun jarak transmisi sarta ngawujudkeun komunikasi sadaya-optik.
Dina sistem komunikasi serat optik, faktor utama anu ngawatesan jarak transmisi nyaéta leungitna sareng dispersi serat optik. Ngagunakeun sumber cahaya spéktrum sempit, atanapi damel caket panjang gelombang dispersi nol, pangaruh dispersi serat leutik. Sistem ieu henteu kedah ngalakukeun regenerasi timing sinyal lengkep (relay 3R) di unggal stasiun relay. Cukup pikeun ngagedékeun sinyal optik sacara langsung nganggo amplifier optik (relay 1R). Amplifier optik tiasa dianggo henteu ngan ukur dina sistem trunk jarak jauh tapi ogé dina jaringan distribusi serat optik, khususna dina sistem WDM, pikeun ngagedékeun sababaraha saluran sacara simultan.
1) Aplikasi Amplifier Optik dina Sistem Komunikasi Serat Optik Trunk
Gambar 2 mangrupikeun diagram skematis tina aplikasi amplifier optik dina sistem komunikasi serat optik batang. (a) gambar nunjukkeun yén amplifier optik dianggo salaku amplifier dorongan daya pemancar sareng preamplifier panarima supados jarak non-relay digandakeun. Salaku conto, ngadopsi EDFA, transmisi sistem Jarak 1.8Gb/s ningkat ti 120km ka 250km atanapi bahkan ngahontal 400km. Gambar 2 (b)-(d) nyaéta aplikasi amplifier optik dina sistem multi-relay; Gambar (b) nyaéta mode relay 3R tradisional; Gambar (c) nyaéta mode relay campuran tina repeater 3R sareng amplifier optik; Gambar 2 (d) Éta mangrupikeun mode relay sadaya-optik; dina sistem komunikasi sadaya-optik, éta henteu kalebet sirkuit timing sareng regenerasi, janten bit-transparan, sareng teu aya larangan "kumis botol éléktronik". Salami alat pangirim sareng panampi di dua tungtung diganti, Gampang pikeun ningkatkeun tina laju anu handap ka laju anu luhur, sareng amplifier optik henteu kedah diganti.
2) Aplikasi Amplifier Optik dina Jaringan Distribusi Serat Optik
Kaunggulan kaluaran daya anu luhur tina amplifier optik (utamina EDFA) mangpaat pisan dina jaringan distribusi broadband (sapertosCATVJaringan). Jaringan CATV tradisional nganggo kabel koaksial, anu kedah dikuatkeun unggal sababaraha ratus méter, sareng radius layanan jaringan sakitar 7 km. Jaringan serat optik CATV anu nganggo amplifier optik henteu ngan ukur tiasa ningkatkeun jumlah pangguna anu disebarkeun, tapi ogé ngalegaan jalur jaringan. Kamekaran anyar nunjukkeun yén distribusi serat optik/hibrida (HFC) narik kakuatan duanana sareng gaduh daya saing anu kuat.
Gambar 4 mangrupikeun conto jaringan distribusi serat optik pikeun modulasi AM-VSB pikeun 35 saluran TV. Sumber cahaya pemancar nyaéta DFB-LD kalayan panjang gelombang 1550nm sareng daya kaluaran 3.3dBm. Ngagunakeun EDFA 4 tingkat salaku amplifier distribusi daya, daya inputna sakitar -6dBm, sareng daya kaluaranna sakitar 13dBm. Sensitivitas panarima optik -9.2d Bm. Saatos 4 tingkat distribusi, jumlah total pangguna parantos ngahontal 4.2 juta, sareng jalur jaringan langkung ti puluhan kilométer. Babandingan signal-to-noise anu ditimbang tina tés langkung ageung tibatan 45dB, sareng EDFA henteu nyababkeun panurunan dina CSO.
Waktos posting: 23-Apr-2023