1 კლასიფიკაციაFიბერიAmplifiers
არსებობს ოპტიკური გამაძლიერებლის სამი ძირითადი ტიპი:
(1) ნახევარგამტარული ოპტიკური გამაძლიერებელი (SOA, ნახევარგამტარული ოპტიკური გამაძლიერებელი);
(2) ოპტიკური ბოჭკოვანი გამაძლიერებლები, რომლებიც დოპირდება დედამიწის იშვიათი ელემენტებით (Erbium ER, Thulium TM, Praseodymium PR, Rubidium ND და ა.შ.), ძირითადად Erbium- ის დოპ-ბოჭკოვანი გამაძლიერებლები (ედფა), ისევე როგორც ტულიუმის დოპ-ბოჭკოვანი გამაძლიერებლები (TDFA) და პრასოდიმიუმის დოპ-ბოჭკოების გამაძლიერებლები (PDFA) და ა.შ.
(3) არაწრფივი ბოჭკოვანი გამაძლიერებლები, ძირითადად ბოჭკოვანი რამანის გამაძლიერებლები (FRA, ბოჭკოვანი რამანის გამაძლიერებელი). ამ ოპტიკური გამაძლიერებლების ძირითადი შესრულების შედარება მოცემულია ცხრილში
EDFA (Erbium Doped ბოჭკოვანი გამაძლიერებელი)
მრავალ დონის ლაზერული სისტემა შეიძლება ჩამოყალიბდეს კვარცის ბოჭკოს დოპინგით იშვიათი დედამიწის ელემენტებით (მაგალითად, ND, ER, PR, TM და ა.შ.), ხოლო შეყვანის სიგნალის შუქი პირდაპირ გაძლიერებულია ტუმბოს შუქის მოქმედების ქვეშ. სათანადო უკუკავშირის მიწოდების შემდეგ, იქმნება ბოჭკოვანი ლაზერი. ND-Doped ბოჭკოვანი გამაძლიერებლის სამუშაო ტალღის სიგრძეა 1060NM და 1330NM, ხოლო მისი განვითარება და გამოყენება შეზღუდულია ბოჭკოვანი კომუნიკაციისა და სხვა მიზეზების საუკეთესო ჩაძირვის პორტისაგან გადახრის გამო. EDFA და PDFA საოპერაციო ტალღების სიგრძე, შესაბამისად, ყველაზე დაბალი ზარალის (1550 ნმ) და ნულოვანი დისპერსიული ტალღის სიგრძე (1300 ნმ) ოპტიკური ბოჭკოვანი კომუნიკაციის ფანჯარაშია, ხოლო TDFA მოქმედებს S-band- ში, რომლებიც ძალიან შესაფერისია ოპტიკური ბოჭკოვანი საკომუნიკაციო სისტემის პროგრამებისთვის. განსაკუთრებით ედფა, ყველაზე სწრაფი განვითარება, პრაქტიკული იყო.
განსაზღვრული არPედფას Rinciple
EDFA– ს ძირითადი სტრუქტურა ნაჩვენებია ნახაზში 1 (ა), რომელიც ძირითადად შედგება აქტიური საშუალებისგან (ერბიუმის დოპ-დოპური სილიციუმის ბოჭკოვანი სიგრძის ათობით მეტრის სიგრძისაგან, რომლის ძირითადი დიამეტრია 3-5 მიკრონი და დოპინგის კონცენტრაცია (25-1000) X10-6), ტუმბოს შუქის წყარო (990 ან 1480nm LD), ოპტიკური კუპი და ოპტიკური იზოლატორი. სიგნალის შუქი და ტუმბოს შუქმა შეიძლება გაავრცელოს იმავე მიმართულებით (კოდირაციული ტუმბო), საპირისპირო მიმართულებები (საპირისპირო სატუმბი) ან ორივე მიმართულება (ორმხრივი ტუმბო) ერბიუმის ბოჭკოში. როდესაც სიგნალის შუქი და ტუმბოს შუქი ერთდროულად ერბიუმის ბოჭკოში შეიტანება, ერბიუმის იონები აღფრთოვანებულნი არიან მაღალი ენერგიის დონით ტუმბოს შუქის მოქმედებით (სურათი 1 (ბ), სამ დონის სისტემა) და სწრაფად იშლება მეტასტაზური ენერგიის დონეზე, როდესაც ის უბრუნდება გრუნტის მდგომარეობას ინციდენტის სიგნალის შუქის ქვეშ, ეს ასახავს ფოტომასალებს. სურათი 1 (გ) არის მისი გაძლიერებული სპონტანური ემისიის (ASE) სპექტრი დიდი გამტარობით (20-40 ნმ-მდე) და ორი მწვერვალი, რომელიც შეესაბამება 1530 ნმ და 1550 ნმ.
EDFA– ს ძირითადი უპირატესობებია მაღალი მომატება, დიდი გამტარობა, მაღალი გამომავალი ენერგია, ტუმბოს მაღალი ეფექტურობა, შეყვანის დაბალი დანაკარგი და პოლარიზაციის მდგომარეობისადმი უგრძნობელობა.
2. ბოჭკოვანი გამაძლიერებლების პრობლემები
მიუხედავად იმისა, რომ ოპტიკურ გამაძლიერებელს (განსაკუთრებით EDFA) აქვს მრავალი განსაკუთრებული უპირატესობა, ის არ არის იდეალური გამაძლიერებელი. გარდა დამატებითი ხმაურისგან, რომელიც ამცირებს სიგნალის SNR- ს, არსებობს რამდენიმე სხვა ხარვეზები, მაგალითად:
- მომატების სპექტრის არათანაბარიობა გამაძლიერებლის სიჩქარესთან გავლენას ახდენს მრავალარხიანი გამაძლიერებელი მუშაობის შესრულებაზე;
- როდესაც ოპტიკური გამაძლიერებლები კასკადდება, დაგროვდება ASE ხმაურის, ბოჭკოვანი დისპერსიის და არაწრფივი ეფექტების შედეგები.
ეს საკითხები უნდა განიხილებოდეს განაცხადის და სისტემის დიზაინში.
3. ოპტიკური გამაძლიერებლის გამოყენება ოპტიკური ბოჭკოვანი კომუნიკაციის სისტემაში
ოპტიკური ბოჭკოვანი საკომუნიკაციო სისტემაში,ბოჭკოვანი გამაძლიერებელიშეიძლება გამოყენებულ იქნას არა მხოლოდ გადამცემი ენერგიის გამაძლიერებელი გამაძლიერებელი გადამცემი ენერგიის გასაზრდელად, არამედ მიმღების წინასწარი გამტარებლისთვის, მიმღები მგრძნობელობის გასაუმჯობესებლად და ასევე შეუძლია შეცვალოს ტრადიციული ოპტიკური-ელექტრო-ოპტიკური გამეორება, გადაცემის დისტანციის გასაგრძელებლად და ალტერნატიული კომუნიკაციის რეალიზაციისთვის.
ოპტიკური ბოჭკოვანი საკომუნიკაციო სისტემებში, გადაცემის მანძილის შემზღუდავი ძირითადი ფაქტორებია ოპტიკური ბოჭკოს დაკარგვა და დისპერსია. ვიწრო სპექტრის შუქის წყაროს გამოყენებით, ან ნულოვანი დისპერსიული ტალღის მახლობლად მუშაობისას, ბოჭკოვანი დისპერსიის გავლენა მცირეა. ამ სისტემას არ სჭირდება სიგნალის ვადების სრული რეგენერაციის (3R რელე) შესრულება თითოეულ სარელეო სადგურზე. საკმარისია ოპტიკური გამაძლიერებლის საშუალებით ოპტიკური სიგნალის უშუალოდ გაძლიერება (1R რელე). ოპტიკური გამაძლიერებლები შეიძლება გამოყენებულ იქნას არა მხოლოდ დისტანციური მაგისტრალური სისტემებში, არამედ ოპტიკური ბოჭკოვანი განაწილების ქსელებში, განსაკუთრებით WDM სისტემებში, ერთდროულად მრავალჯერადი არხის გასაუმჯობესებლად.
1) ოპტიკური გამაძლიერებლების გამოყენება მაგისტრალური ოპტიკური ბოჭკოვანი საკომუნიკაციო სისტემებში
ნახ .2 არის მაგისტრალური ოპტიკური ბოჭკოვანი საკომუნიკაციო სისტემაში ოპტიკური გამაძლიერებლის გამოყენების სქემატური დიაგრამა. (ა) სურათზე ნაჩვენებია, რომ ოპტიკური გამაძლიერებელი გამოიყენება როგორც გადამცემი გამაძლიერებელი გამაძლიერებელი და მიმღების წინასწარი გამაძლიერებელი, ისე, რომ არა-საყრდენი მანძილი გაორმაგდეს. მაგალითად, EDFA– ს მიღება, სისტემის გადაცემა 1.8 GB/წმ მანძილი იზრდება 120 კმ -დან 250 კმ -მდე ან თუნდაც 400 კმ -მდე აღწევს. სურათი 2 (ბ)-(დ) არის ოპტიკური გამაძლიერებლების გამოყენება მრავალსაფეხურიანი სისტემებში; სურათი (ბ) არის ტრადიციული 3R სარელეო რეჟიმი; სურათი (გ) არის 3R გამეორების და ოპტიკური გამაძლიერებლების შერეული სარელეო რეჟიმი; სურათი 2 (დ) ეს არის ყველა ოპტიკური სარელეო რეჟიმი; ყოვლისმომცველი საკომუნიკაციო სისტემაში, იგი არ შეიცავს დროისა და რეგენერაციის სქემებს, ამიტომ ის ცოტათი გამჭვირვალეა და არ არსებობს "ელექტრონული ბოთლის ჩურჩული" შეზღუდვა. სანამ ორივე ბოლოში გაგზავნის და მიღების მოწყობილობები შეიცვლება, ადვილია განახლება დაბალი სიჩქარით მაღალ კურსამდე, ხოლო ოპტიკური გამაძლიერებელი არ არის საჭირო მისი შეცვლა.
2) ოპტიკური გამაძლიერებლის გამოყენება ოპტიკური ბოჭკოვანი განაწილების ქსელში
ოპტიკური გამაძლიერებლების (განსაკუთრებით EDFA) ენერგიის მაღალი გამომავალი უპირატესობები ძალიან სასარგებლოა ფართოზოლოვანი განაწილების ქსელებში (მაგალითადCATVქსელები). ტრადიციული CATV ქსელი იღებს კოაქსიალურ კაბელს, რომლის გაძლიერებაც საჭიროა რამდენიმე ასეული მეტრით, ხოლო ქსელის მომსახურების რადიუსი დაახლოებით 7 კმ -ია. ოპტიკური ბოჭკოვანი CATV ქსელი ოპტიკური გამაძლიერებლების გამოყენებით არა მხოლოდ მნიშვნელოვნად გაზარდოს განაწილებული მომხმარებლების რაოდენობა, არამედ მნიშვნელოვნად გააფართოვოს ქსელის გზა. ბოლოდროინდელმა მოვლენებმა აჩვენა, რომ ოპტიკური ბოჭკოვანი/ჰიბრიდის (HFC) განაწილება ორივეს სიძლიერეს ამახვილებს და აქვს ძლიერი კონკურენტუნარიანობა.
სურათი 4 არის ოპტიკური ბოჭკოვანი განაწილების ქსელის მაგალითი AM-VSB მოდულაციისთვის ტელევიზორის 35 არხით. გადამცემის მსუბუქი წყარო არის DFB-LD, რომლის ტალღის სიგრძე 1550 ნმ და გამომავალი სიმძლავრეა 3.3dbm. 4 დონის EDFA, როგორც ენერგიის განაწილების გამაძლიერებლის გამოყენებით, მისი შეყვანის სიმძლავრე დაახლოებით -6dbm, ხოლო მისი გამომავალი სიმძლავრე დაახლოებით 13dbm. ოპტიკური მიმღების მგრძნობელობა -9.2d BM. განაწილების 4 დონის შემდეგ, მომხმარებელთა საერთო რაოდენობამ მიაღწია 4.2 მილიონს, ხოლო ქსელის ბილიკი ათობით კილომეტრზე მეტია. ტესტის შეწონილი სიგნალი-ხმაურის თანაფარდობა აღემატებოდა 45dB– ს, ხოლო EDFA– მა არ გამოიწვია CSO– ს შემცირება.
პოსტის დრო: APR-23-2023