1. კლასიფიკაციაFიბერიAგამაძლიერებლები
არსებობს ოპტიკური გამაძლიერებლების სამი ძირითადი ტიპი:
(1) ნახევარგამტარული ოპტიკური გამაძლიერებელი (SOA, Semiconductor Optical Amplifier);
(2) ოპტიკური ბოჭკოვანი გამაძლიერებლები დოპირებული იშვიათი დედამიწის ელემენტებით (erbium Er, thulium Tm, praseodymium Pr, rubidium Nd და ა.შ.), ძირითადად ერბიუმ-დოპირებული ბოჭკოვანი გამაძლიერებლები (EDFA), ასევე თულიუმ-დოპირებული ბოჭკოვანი გამაძლიერებლები (TDFA) და პრასეოდიმით დოპირებული ბოჭკოვანი გამაძლიერებლები (PDFA) და ა.შ.
(3) არაწრფივი ბოჭკოვანი გამაძლიერებლები, ძირითადად ბოჭკოვანი Raman გამაძლიერებლები (FRA, Fiber Raman Amplifier).ამ ოპტიკური გამაძლიერებლების მუშაობის ძირითადი შედარება ნაჩვენებია ცხრილში
EDFA (ერბიუმის დოპირებული ბოჭკოვანი გამაძლიერებელი)
მრავალ დონის ლაზერული სისტემა შეიძლება ჩამოყალიბდეს კვარცის ბოჭკოების დოპინგით იშვიათი დედამიწის ელემენტებით (როგორიცაა Nd, Er, Pr, Tm და ა.შ.), ხოლო შეყვანის სიგნალის შუქი პირდაპირ გაძლიერდება ტუმბოს შუქის მოქმედებით.შესაბამისი უკუკავშირის მიწოდების შემდეგ ყალიბდება ბოჭკოვანი ლაზერი.Nd დოპირებული ბოჭკოვანი გამაძლიერებლის სამუშაო ტალღის სიგრძეა 1060 ნმ და 1330 ნმ და მისი განვითარება და გამოყენება შეზღუდულია ბოჭკოვანი კომუნიკაციის საუკეთესო ჩაძირვის პორტიდან გადახრის და სხვა მიზეზების გამო.EDFA-ს და PDFA-ს ოპერაციული ტალღის სიგრძეები, შესაბამისად, არის ოპტიკურ-ბოჭკოვანი კომუნიკაციის ყველაზე დაბალი დანაკარგის (1550 ნმ) და ნულოვანი დისპერსიული ტალღის სიგრძის (1300 ნმ) ფანჯარაში, ხოლო TDFA მუშაობს S ზოლში, რომელიც ძალიან შესაფერისია ოპტიკურ-ბოჭკოვანი საკომუნიკაციო სისტემის აპლიკაციებისთვის. .განსაკუთრებით EDFA, ყველაზე სწრაფი განვითარება, პრაქტიკული იყო.
ThePEDFA-ს პრინციპი
EDFA-ს ძირითადი სტრუქტურა ნაჩვენებია სურათზე 1(a), რომელიც ძირითადად შედგება აქტიური გარემოსგან (ერბიუმ-დოპირებული სილიციუმის ბოჭკოვანი დაახლოებით ათეული მეტრი სიგრძის, ბირთვის დიამეტრით 3-5 მიკრონი და დოპინგის კონცენტრაცია (25). -1000)x10-6), ტუმბოს სინათლის წყარო (990 ან 1480 ნმ LD), ოპტიკური შემაერთებელი და ოპტიკური იზოლატორი.სიგნალის შუქი და ტუმბოს შუქი შეიძლება გავრცელდეს ერბიუმის ბოჭკოში ერთი და იმავე მიმართულებით (თანმიმართული ტუმბო), საპირისპირო (საპირისპირო ტუმბო) ან ორივე მიმართულებით (ორმხრივი ტუმბო).როდესაც სასიგნალო შუქი და ტუმბოს შუქი ერთდროულად შეჰყავთ ერბიუმის ბოჭკოში, ერბიუმის იონები ტუმბოს შუქის მოქმედებით აღფრთოვანდება ენერგიის მაღალ დონეზე (სურათი 1 (ბ), სამ დონის სისტემა). და სწრაფად იშლება მეტასტაბილურ ენერგეტიკულ დონემდე, როდესაც ის ბრუნდება საწყის მდგომარეობაში ინციდენტის სიგნალის სინათლის მოქმედებით, ის ასხივებს სიგნალის სინათლის შესაბამის ფოტონებს, ისე რომ სიგნალი გაძლიერდება.სურათი 1 (c) არის მისი გაძლიერებული სპონტანური ემისიის (ASE) სპექტრი დიდი გამტარუნარიანობით (20-40 ნმ-მდე) და ორი პიკი, რომლებიც შეესაბამება 1530 ნმ და 1550 ნმ შესაბამისად.
EDFA-ს მთავარი უპირატესობებია მაღალი მომატება, დიდი გამტარობა, მაღალი გამომავალი სიმძლავრე, ტუმბოს მაღალი ეფექტურობა, დაბალი ჩასმის დანაკარგი და პოლარიზაციის მდგომარეობისადმი მგრძნობელობა.
2. ბოჭკოვანი ოპტიკური გამაძლიერებლების პრობლემები
მიუხედავად იმისა, რომ ოპტიკურ გამაძლიერებელს (განსაკუთრებით EDFA) აქვს მრავალი გამორჩეული უპირატესობა, ის არ არის იდეალური გამაძლიერებელი.დამატებითი ხმაურის გარდა, რომელიც ამცირებს სიგნალის SNR-ს, არსებობს სხვა ნაკლოვანებები, როგორიცაა:
- გამაძლიერებლის გამტარუნარიანობის ფარგლებში მომატების სპექტრის უთანასწორობა გავლენას ახდენს მრავალარხიანი გაძლიერების შესრულებაზე;
- როდესაც ოპტიკური გამაძლიერებლები კასკადირდება, დაგროვდება ASE ხმაურის, ბოჭკოვანი დისპერსიისა და არაწრფივი ეფექტები.
ეს საკითხები გასათვალისწინებელია განაცხადისა და სისტემის დიზაინში.
3. ოპტიკური გამაძლიერებლის გამოყენება ოპტიკურ ბოჭკოვან საკომუნიკაციო სისტემაში
ოპტიკურ ბოჭკოვან საკომუნიკაციო სისტემაშიბოჭკოვანი ოპტიკური გამაძლიერებელიშეიძლება გამოყენებულ იქნას არა მხოლოდ როგორც გადამცემის ენერგიის გამაძლიერებელი გამაძლიერებელი გადაცემის სიმძლავრის გასაზრდელად, არამედ როგორც მიმღების წინასწარ გამაძლიერებელი მიმღების მგრძნობელობის გასაუმჯობესებლად და ასევე შეუძლია შეცვალოს ტრადიციული ოპტიკურ-ელექტრო-ოპტიკური გამეორება, გადაცემის გახანგრძლივების მიზნით. მანძილი და გააცნობიეროს მთლიანად ოპტიკური კომუნიკაცია.
ოპტიკურ ბოჭკოვან საკომუნიკაციო სისტემებში გადაცემის მანძილის შემზღუდველი ძირითადი ფაქტორებია ოპტიკური ბოჭკოს დაკარგვა და დისპერსია.ვიწრო სპექტრის სინათლის წყაროს გამოყენებით ან ნულოვანი დისპერსიის ტალღის სიგრძის მახლობლად მუშაობისას, ბოჭკოების დისპერსიის გავლენა მცირეა.ამ სისტემას არ სჭირდება სიგნალის დროის სრული რეგენერაცია (3R რელე) თითოეულ სარელეო სადგურზე.საკმარისია ოპტიკური სიგნალის უშუალოდ გაძლიერება ოპტიკური გამაძლიერებლით (1R რელე).ოპტიკური გამაძლიერებლები შეიძლება გამოყენებულ იქნას არა მხოლოდ შორ მანძილზე საბარგულის სისტემებში, არამედ ოპტიკურ ბოჭკოვანი განაწილების ქსელებში, განსაკუთრებით WDM სისტემებში, რამდენიმე არხის ერთდროულად გასაძლიერებლად.
1) ოპტიკური გამაძლიერებლების გამოყენება მაგისტრალური ოპტიკურ ბოჭკოვანი საკომუნიკაციო სისტემებში
ნახ. 2 არის ოპტიკური გამაძლიერებლის გამოყენების სქემატური დიაგრამა მაგისტრალური ოპტიკურ ბოჭკოვან საკომუნიკაციო სისტემაში.(ა) სურათზე ჩანს, რომ ოპტიკური გამაძლიერებელი გამოიყენება როგორც გადამცემის სიმძლავრის გამაძლიერებელი და მიმღების წინასწარ გამაძლიერებელი ისე, რომ არარელეური მანძილი გაორმაგდეს.მაგალითად, EDFA, სისტემის გადაცემის მიღება მანძილი 1.8 გბ/წმ იზრდება 120 კმ-დან 250 კმ-მდე ან 400 კმ-მდეც კი აღწევს.ნახაზი 2 (ბ)-(დ) არის ოპტიკური გამაძლიერებლების გამოყენება მრავალრელეულ სისტემებში;სურათი (ბ) არის ტრადიციული 3R სარელეო რეჟიმი;სურათი (c) არის 3R რეპეტიტორებისა და ოპტიკური გამაძლიერებლების შერეული რელე რეჟიმი;სურათი 2 (დ) ეს არის სრულიად ოპტიკური სარელეო რეჟიმი;სრულიად ოპტიკურ საკომუნიკაციო სისტემაში, ის არ მოიცავს დროისა და რეგენერაციის სქემებს, ამიტომ არის ოდნავ გამჭვირვალე და არ არსებობს „ელექტრონული ბოთლის ულვაშის“ შეზღუდვა.სანამ ორივე ბოლოში გაგზავნილი და მიმღები აღჭურვილობა შეიცვალა, ადვილია განახლდეს დაბალი სიჩქარიდან მაღალ სიჩქარეზე და ოპტიკური გამაძლიერებელი არ საჭიროებს შეცვლას.
2) ოპტიკური გამაძლიერებლის გამოყენება ოპტიკურ ბოჭკოვან სადისტრიბუციო ქსელში
ოპტიკური გამაძლიერებლების (განსაკუთრებით EDFA) მაღალი სიმძლავრის უპირატესობები ძალიან სასარგებლოა ფართოზოლოვანი სადისტრიბუციო ქსელებში (მაგ.CATVქსელები).ტრადიციული CATV ქსელი იღებს კოაქსიალურ კაბელს, რომელიც უნდა გაძლიერდეს ყოველ რამდენიმე ასეულ მეტრში და ქსელის მომსახურების რადიუსი არის დაახლოებით 7 კმ.ოპტიკურ ბოჭკოვანი CATV ქსელი ოპტიკური გამაძლიერებლების გამოყენებით შეიძლება არა მხოლოდ მნიშვნელოვნად გაზარდოს განაწილებული მომხმარებლების რაოდენობა, არამედ მნიშვნელოვნად გააფართოვოს ქსელის გზა.ბოლოდროინდელმა მოვლენებმა აჩვენა, რომ ოპტიკური ბოჭკოვანი/ჰიბრიდის (HFC) განაწილება ორივეს ძლიერ მხარეებს ანიჭებს და აქვს ძლიერი კონკურენტუნარიანობა.
სურათი 4 არის ოპტიკური ბოჭკოვანი სადისტრიბუციო ქსელის მაგალითი ტელევიზორის 35 არხის AM-VSB მოდულაციისთვის.გადამცემის სინათლის წყაროა DFB-LD ტალღის სიგრძე 1550 ნმ და გამომავალი სიმძლავრე 3.3 დბმ.4 დონის EDFA-ს, როგორც ენერგიის განაწილების გამაძლიერებელს, მისი შეყვანის სიმძლავრე არის დაახლოებით -6 დბმ, ხოლო გამომავალი სიმძლავრე დაახლოებით 13 დბმ.ოპტიკური მიმღების მგრძნობელობა -9.2d Bm.განაწილების 4 დონის შემდეგ მომხმარებელთა საერთო რაოდენობამ 4,2 მილიონს მიაღწია, ქსელის გზა კი ათეულ კილომეტრზე მეტია.ტესტის შეწონილი სიგნალი-ხმაურის თანაფარდობა იყო 45 დბ-ზე მეტი და EDFA არ იწვევდა CSO-ის შემცირებას.
გამოქვეყნების დრო: აპრ-23-2023