Erinevate optiliste võimendite tüübi võrdlus
Optiline võimendi on oluline tehnoloogia optiliste sidevõrkude jaoks. Ilma vajaduseta seda kõigepealt elektrisignaaliks muundada, kasutatakse nüüd kordajate asemel optilisi võimendeid. Nagu me teame, on olemas mitut tüüpi optilisi võimendeid. Nende hulgas on peamised võimenditehnoloogiad dopeeritud kiudvõimendi (nt EDFA), pooljuhtide optiline võimendi (SOA) ja Fiber Raman võimendi. Täna uurime ja võrdleme selles dokumendis erinevaid optilisi võimendeid.
Enne erinevat tüüpi optiliste võimendite võrdlemist vaadake lähemalt kiudoptilist võimendit. Üldiselt sisaldab kordaja vastuvõtjat ja saatjat, mis on ühendatud ühes pakendis. Vastuvõtja teisendab sissetuleva optilise energia elektrienergiaks. Vastuvõtja elektriline väljund juhib saatja elektrilist sisendit. Saatja optiline väljund kujutab endast optilise sisendsignaali ja müra võimendatud versiooni. Repiiterid ei tööta kiudoptilistes võrkudes, kus paljud saatjad saadavad signaale paljudele vastuvõtjatele erinevatel bitikiirustel ja erinevates formaatides. Erinevalt repiiterist, optiline võimendi võimendab optilist signaali otse ilma elektrilise ja elektrilise optilise muundamiseta. Lisaks võib ideaalne optiline võimendaja toetada mitmetkanalilist operatsiooni nii laialdaselt kui võimalik lainepikkusriba abil, tagades suure dünaamilise võimenduse vahemiku tasase võimenduse, kõrge küllastusvõimsuse, madala müra ja tõhusa mööduva summutamise. Mitmed optiliste võimendite eelised on järgmised:
Toetage mis tahes bitikiirust ja signaali formaati
Toetage kogu lainepikkuste piirkonda
Suurendage kiudoptiliste ühenduste võimsust WDM-i abil
Pakkuda kõiki optilisi võrke, mitte ainult punkt-punkt linke
OK, pärast optiliste võimendite lühikest tutvustamist alustame ametlikult tänase põhiteema. Nagu me eelnevalt räägime, on tänapäeva võimendi tehnoloogia kolm peamist tüüpi. Igal neist on oma tööpõhimõte, funktsioonid ja rakendused. Järgnevates punktides kirjeldame neid ükshaaval.
Dopeeritud kiudvõimendi (tüüpiline esindaja: EDFA)
Erbiumiga legeeritud kiudvõimendi (EDFA) on enim kasutatud kiudoptilised võimendid, mis on peamiselt valmistatud Erbium-dopeeritud kiududest (EDF), pumba valgusallikast, optilistest ühendajatest, optilistest isolaatoritest, optilistest filtritest ja muudest komponentidest. Nende hulgas sisestatakse optilise kihi ränidioksiidi südamikku trivalentse erbiumiooni kujul mikroelement, et muuta selle optilisi omadusi ja võimaldada signaali võimendamist.
Tööpõhimõte
EDFA tööpõhimõte on kasutada pumba valgusallikaid, mille lainepikkus on kõige sagedamini umbes 980 nm ja mõnikord umbes 1450 nm, ergutab erbiumioonid (Er3 +) 4I13 / 2 olekusse (980 nm puhul). 4I11 / 2 kaudu), kust nad võimendavad kiirust 1,5 μm lainepikkuse piirkonnas, stimuleeritud emissiooni kaudu tagasi maapinna seisundi kollektorisse 4I15 / 2.
EDFA eelised ja puudused
Eelised
EDFA pumba võimsus on kõrge (> 50%)
Vahetult ja samaaegselt võimendatakse laia lainepikkusriba (> 80 nm) 1550nm piirkonnas, suhteliselt kindla võimendusega
Lamedust saab parandada optiliste filtrite võimendamise abil
Kasv ületab 50 dB
Madal müratase sobib kaugreisijatele
Puudused
EDFA suurus ei ole väike
Seda ei saa integreerida teiste pooljuhtseadmetega
Pooljuht optiline võimendi (SOA)
Pooljuht optiline võimendi on üks optilise võimendi tüüp, mis kasutab võimenduskeskkonna saamiseks pooljuhti. Neil on sarnane struktuur Fabry – Perot laserdioodidega, kuid peegeldumisvastaste konstruktsioonielemenditega. Erinevalt teistest optilistest võimenditest pumbatakse SOA-sid elektrooniliselt (st otse rakendusvoolu kaudu) ja eraldi pumba laser ei ole vajalik.
Tööpõhimõte
1.Stimuleeritud emissioon optilise signaali võimendamiseks.
2. Pooljuhtide aktiivne piirkond.
3. Sissevoolu vool pumba elektronidele juhtivusribal.
4. Sisendsignaal stimuleerib elektronide üleminekut valentsiriba, et saada võimendus.
SOA eelised ja puudused
Eelised
Pooljuht optiline võimendi on väikese suurusega ja elektriliselt pumbatav.
See võib olla potentsiaalselt odavam kui EDFA ja seda saab integreerida pooljuhtlaserite, modulaatoritega jne.
Kõigi nelja mittelineaarsete operatsioonide (ristvõimenduse modulatsioon, ristfaasimodulatsioon, lainepikkuse muundamine ja neli laine segamist) tüübid võivad tekkida.
SOA-d saab kasutada väikese võimsusega laseriga. See tuleneb lühikesest nanosekundist või madalamast ülemisest olekuajast, nii et võimendus reageerib kiiresti pumba või signaali võimsuse muutustele ja võimenduse muutused põhjustavad ka faasimuutusi, mis võivad signaale moonutada.
Puudused
SOA jõudlus ei ole endiselt võrreldav EDFAga. SOA-l on kõrgem müra, madalam võimendus, mõõdukas polarisatsiooni sõltuvus ja kõrge mittelineaarsus kiire üleminekuajaga.
Fibre Ramani võimendi (FRA)
Fibre Ramani võimendi (FRA) on samuti suhteliselt küps optiline võimendi. FRAs võimendatakse optilist signaali stimuleeritud Ramani hajumise (SRS) tõttu. Üldiselt võib FRA jaotada LRA-ks ja hajutatud tüübiks, mida nimetatakse DRA-ks. Esimestest kiudude suurendamise meedium on tavaliselt 10 km kaugusel. Lisaks sellele on vaja suuremat pumba võimsust, tavaliselt paarist tosinat vatti, mis võib tekitada 40 dB või isegi üle kasumi. Seda kasutatakse peamiselt optilise signaaliriba võimendamiseks, mille EDFA ei suuda täita. DRA kiudude suurendamise meedium on tavaliselt pikem kui LRA, tavaliselt kümneid kilomeetreid, samas kui pumbaallika võimsus on alla sadade megavattide. Seda kasutatakse peamiselt DWDM kommunikatsioonisüsteemis, täiendades EDFA süsteemi toimimise parandamiseks, mittelineaarset efekti pärssides, vähendades signaali võimsuse esinemissagedust, parandades signaali ja müra suhet ning võimendades võrku.
Tööpõhimõte
FRA põhimõte põhineb stimuleeritud Ramani hajumise (SRS) mõjul. Kasvukeskkonnaks on undoped optiline kiud. Võimsus edastatakse optilisele signaalile mittelineaarse optilise protsessiga, mida tuntakse Raman-efektina. Intsidentne foton erutab elektroni virtuaalsesse olekusse ja stimuleeritud emissioon tekib siis, kui elektron eritub klaasmolekuli vibratsioonile. Fononi energiakogusele vastav Stokes'i nihe on kõigi optiliste kiudude puhul ligikaudu 13,2 THz.
FRA eelised ja puudused
Eelised
Muutuv lainepikkuse võimendus on võimalik
Sobib paigaldatud SM kiududega
Võib kasutada EDFAde laiendamiseks
Selle tulemuseks võib olla madalam keskmine võimsus, mis on madalam läbilöögiks
Väga lairibaühendus võib olla võimalik
Puudused
Kõrged pumba võimsusnõuded, kõrge pumba võimsusega laserid on alles hiljuti saabunud
Vajalik on keeruline võimenduse kontroll
Müra on samuti probleem
Kokkuvõte
Pärast nende kolme optilise võimendi tüübi rääkimist võrdleme neid järgnevas tabelis.
