1. Klasipikasyon saFiberAmga amplifier
Adunay tulo ka nag-unang matang sa optical amplifier:
(1) Semiconductor Optical Amplifier (SOA, Semiconductor Optical Amplifier);
(2) Optical fiber amplifier doped uban sa talagsaon nga mga elemento sa yuta (erbium Er, thulium Tm, praseodymium Pr, rubidium Nd, ug uban pa), nag-una sa erbium-doped fiber amplifier (EDFA), ingon man ang thulium-doped fiber amplifier (TDFA) ug praseodymium-doped fiber amplifier (PDFA), ug uban pa.
(3) Nonlinear fiber amplifier, nag-una fiber Raman amplifier (FRA, Fiber Raman Amplifier). Ang panguna nga pagtandi sa pasundayag sa kini nga mga optical amplifier gipakita sa lamesa
EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier)
Ang usa ka multi-level nga sistema sa laser mahimong maporma pinaagi sa doping sa quartz fiber nga adunay talagsaon nga mga elemento sa yuta (sama sa Nd, Er, Pr, Tm, ug uban pa), ug ang input signal light direkta nga gipadako ubos sa aksyon sa pump light. Human sa paghatag og tukma nga feedback, usa ka fiber laser ang naporma. Ang nagtrabaho nga wavelength sa Nd-doped fiber amplifier mao ang 1060nm ug 1330nm, ug ang pag-uswag ug paggamit niini limitado tungod sa pagtipas gikan sa pinakamaayo nga sink port sa fiber optic nga komunikasyon ug uban pang mga rason. Ang operating wavelengths sa EDFA ug PDFA sa tinagsa sa bintana sa labing ubos nga pagkawala (1550nm) ug zero pagkatibulaag wavelength (1300nm) sa optical fiber komunikasyon, ug TDFA naglihok sa S-band, nga mao ang kaayo angay alang sa optical fiber komunikasyon sistema sa aplikasyon. . Ilabi na ang EDFA, ang labing paspas nga kalamboan, nahimong praktikal.
AngPdetalye sa EDFA
Ang sukaranan nga istruktura sa EDFA gipakita sa Figure 1 (a), nga nag-una nga gilangkuban sa usa ka aktibo nga medium (erbium-doped silica fiber nga mga napulo ka metros ang gitas-on, nga adunay core diameter nga 3-5 microns ug doping nga konsentrasyon nga (25). -1000)x10-6), pump light source (990 o 1480nm LD), optical coupler ug optical isolator. Ang signal light ug pump light mahimong mokaylap sa parehas nga direksyon (codirectional pumping), atbang nga direksyon (reverse pumping) o pareho nga direksyon (bidirectional pumping) sa erbium fiber. Kung ang signal light ug ang pump light gi-injected sa erbium fiber sa parehas nga oras, ang erbium ions naghinam-hinam sa taas nga lebel sa enerhiya sa ilawom sa aksyon sa pump light (Figure 1 (b), usa ka tulo nga lebel nga sistema), ug dali nga madunot sa lebel sa enerhiya nga metastable, kung kini mobalik sa kahimtang sa yuta ubos sa aksyon sa insidente nga signal light, kini nagpagawas sa mga photon nga katumbas sa signal nga kahayag, aron ang signal mapadako. Ang Figure 1 (c) mao ang iyang amplified spontaneous emission (ASE) spectrum nga adunay dako nga bandwidth (hangtod sa 20-40nm) ug duha ka peak nga katumbas sa 1530nm ug 1550nm matag usa.
Ang nag-unang bentaha sa EDFA mao ang taas nga ganansya, dako nga bandwidth, taas nga output nga gahum, taas nga pump efficiency, ubos nga insertion pagkawala, ug insensitivity sa polarization nga kahimtang.
2. Mga Problema sa Fiber Optical Amplifier
Bisan tuod ang optical amplifier (ilabi na ang EDFA) adunay daghang talagsaong mga bentaha, kini dili usa ka sulundon nga amplifier. Gawas pa sa dugang nga kasaba nga nagpamenos sa SNR sa signal, adunay uban pang mga kakulangan, sama sa:
- Ang pagkadili patas sa nakuha nga spectrum sulod sa amplifier bandwidth makaapekto sa multi-channel amplification performance;
- Kung ang mga optical amplifier gi-cascade, ang mga epekto sa kasaba sa ASE, pagkatibulaag sa fiber ug dili linya nga mga epekto matipon.
Kini nga mga isyu kinahanglang tagdon sa aplikasyon ug disenyo sa sistema.
3. Paggamit sa Optical Amplifier sa Optical Fiber Communication System
Sa sistema sa komunikasyon sa optical fiber, angFiber Optical Amplifiermahimong gamiton dili lamang ingon usa ka power boost amplifier sa transmitter aron madugangan ang transmission power, apan ingon usab usa ka preamplifier sa receiver aron mapauswag ang pagkasensitibo sa pagdawat, ug mahimo usab nga ilisan ang tradisyonal nga optical-electrical-optical repeater, aron mapalawig ang transmission gilay-on ug makaamgo sa tanan-optical nga komunikasyon.
Sa mga sistema sa komunikasyon sa optical fiber, ang mga nag-unang hinungdan nga naglimite sa distansya sa transmission mao ang pagkawala ug pagkatibulaag sa optical fiber. Ang paggamit sa usa ka pig-ot nga spectrum nga tinubdan sa kahayag, o nagtrabaho duol sa zero-dispersion wavelength, ang impluwensya sa fiber dispersion gamay ra. Kini nga sistema dili kinahanglan nga mohimo og kompleto nga signal timing regeneration (3R relay) sa matag relay station. Igo na ang direktang pagpakusog sa optical signal gamit ang optical amplifier (1R relay). Ang mga optical amplifier mahimong magamit dili lamang sa mga sistema sa punoan sa layo nga distansya apan usab sa mga network sa pag-apod-apod sa optical fiber, labi na sa mga sistema sa WDM, aron dungan nga mapadako ang daghang mga channel.
1) Paggamit sa Optical Amplifier sa Trunk Optical Fiber Communication Systems
Ang Fig. 2 usa ka schematic diagram sa paggamit sa optical amplifier sa trunk optical fiber communication system. (a) ang hulagway nagpakita nga ang optical amplifier gigamit isip power boost amplifier sa transmitter ug ang preamplifier sa receiver aron madoble ang non-relay distance. Pananglitan, ang pagsagop sa EDFA, ang sistema sa transmission ang gilay-on nga 1.8Gb/s misaka gikan sa 120km ngadto sa 250km o gani moabot ug 400km. Ang Figure 2 (b)-(d) mao ang paggamit sa optical amplifier sa multi-relay system; Ang numero (b) mao ang tradisyonal nga 3R relay mode; Ang Figure (c) mao ang mixed relay mode sa 3R repeaters ug optical amplifier; Figure 2 (d) Kini usa ka all-optical relay mode; sa usa ka all-optical nga sistema sa komunikasyon, wala kini naglakip sa timing ug regeneration nga mga sirkito, mao nga kini gamay nga transparent, ug walay "electronic bottle whisker" nga pagdili. Hangtud nga ang pagpadala ug pagdawat sa mga ekipo sa duha ka tumoy gipulihan, Sayon ang pag-upgrade gikan sa ubos nga rate ngadto sa taas nga rate, ug ang optical amplifier dili kinahanglan nga ilisan.
2) Paggamit sa Optical Amplifier sa Optical Fiber Distribution Network
Ang high power output nga mga bentaha sa optical amplifier (ilabi na ang EDFA) mapuslanon kaayo sa broadband distribution networks (sama saCATVMga network). Ang tradisyonal nga network sa CATV nagsagop sa coaxial cable, nga kinahanglan nga mapadako matag pila ka gatos ka metro, ug ang radius sa serbisyo sa network mga 7km. Ang optical fiber CATV network gamit ang optical amplifier dili lamang makadugang pag-ayo sa gidaghanon sa mga gipang-apod-apod nga tiggamit, apan usab sa hilabihan nga pagpalapad sa agianan sa network. Gipakita sa bag-ong mga kalamboan nga ang pag-apod-apod sa optical fiber/hybrid (HFC) nakakuha sa kusog sa duha ug adunay kusog nga kompetisyon.
Ang Figure 4 usa ka pananglitan sa usa ka optical fiber distribution network alang sa AM-VSB modulation sa 35 ka channel sa TV. Ang tinubdan sa kahayag sa transmitter mao ang DFB-LD nga adunay wavelength nga 1550nm ug output power nga 3.3dBm. Gamit ang 4-level nga EDFA isip power distribution amplifier, ang input power niini mga -6dBm, ug ang output power niini mga 13dBm. Pagkasensitibo sa optical receiver -9.2d Bm. Pagkahuman sa 4 nga lebel sa pag-apod-apod, ang kinatibuk-ang ihap sa mga tiggamit nakaabot sa 4.2 milyon, ug ang agianan sa network labaw pa sa napulo ka kilometro. Ang gibug-aton nga ratio sa signal-to-noise sa pagsulay labaw pa sa 45dB, ug ang EDFA wala hinungdan sa pagkunhod sa CSO.
Oras sa pag-post: Abr-23-2023