Įvairių tipų optinių stiprintuvų palyginimas
Optinis stiprintuvas yra svarbi optinių ryšių tinklų technologija. Nepriklausomai nuo to, kad jį reikia konvertuoti į elektrinį signalą, optiniai stiprintuvai yra naudojami vietoj kartotuvų. Kaip žinome, yra keletas optinių stiprintuvų tipų. Tarp jų pagrindinės stiprintuvo technologijos yra dopingo pluošto stiprintuvas (pvz., EDFA), puslaidininkinis optinis stiprintuvas (SOA) ir Fiber Raman stiprintuvas. Šiandien šiame dokumente nagrinėjame ir palyginsime įvairių tipų optinius stiprintuvus.
Prieš palyginant skirtingų tipų optinius stiprintuvus, pažvelkime optinio pluošto stiprintuvą. Paprastai kartotuve yra imtuvas ir siųstuvas, sujungtas į vieną paketą. Imtuvas konvertuoja gaunamą optinę energiją į elektros energiją. Imtuvo elektros galia veda siųstuvo elektros įvestį. Siųstuvo optinė išvestis yra optinio įvesties signalo ir triukšmo sustiprinta versija. Pakartotuvai neveikia optinio pluošto tinkluose, kur daugelis siųstuvų siunčia signalus daugeliui imtuvų skirtingais bitų greičiais ir įvairiais formatais. Tačiau, skirtingai nei kartotuvas, optinis stiprintuvas sustiprina optinį signalą tiesiogiai be elektrinio ir elektrinio optinio transformavimo. Be to, idealus optinis stiprintuvas galėtų palaikyti daugiakanalę operaciją, kuri būtų kuo platesnė bangos ilgio juostoje, suteiktų vienodo stiprumo dideliame dinaminiame stiprinimo diapazone, turi didelį sočiųjų išėjimo galią, mažą triukšmą ir efektyvų trumpalaikį slopinimą. Keli optinio stiprintuvo privalumai:
Palaikykite bet kokį bitų spartą ir signalo formatą
Palaikykite visą bangos ilgio regioną
Naudodamiesi WDM, padidinkite šviesolaidinių ryšių pajėgumą
Pateikite visų optinių tinklų galimybes, o ne tik taškus nuo taško
Gerai, po trumpo optinių stiprintuvų pristatymo, mes oficialiai pradėjome pagrindinę temą. Kaip jau minėjome, yra trys pagrindinės šiandienos stiprintuvo technologijos rūšys. Kiekvienas iš jų turi savo darbo principą, savybes ir taikomąsias programas. Toliau pateikiamuose punktuose juos apibūdinsime po vieną.
Dopingo pluošto stiprintuvas (tipiškas atstovas: EDFA)
Erbio legiruoto pluošto stiprintuvas (EDFA) yra plačiausiai naudojamas pluošto optinis stiprintuvas, daugiausia pagamintas iš pluošto su Erbiumo priedais (EDF), siurblio šviesos šaltinio, optinių jungčių, optinių izoliatorių, optinių filtrų ir kitų komponentų. Tarp jų, į optinio pluošto silicio šerdį įterpiama trivalenčio erbio jono pavidalo priemaiša, pakeičianti jos optines savybes ir leidžiant signalą stiprinti.
Darbo principas
EDFA veikimo principas yra naudoti siurblio šviesos šaltinius, kurių dažniausiai bangos ilgis yra apie 980 nm, o kartais - apie 1450 nm, sužadina erbio jonus (Er3 +) į 4I13 / 2 būseną (esant 980 nm). siurbimas per 4I11 / 2), iš kur jie gali sustiprinti šviesą 1,5 μm bangos ilgio regione, stimuliuojant emisiją atgal į žemės būsenos kolektorių 4I15 / 2.
EDFA privalumai ir trūkumai
Privalumai
EDFA turi didelį siurblio galios panaudojimą (> 50%)
Tiesiogiai ir tuo pačiu metu padidina plačią bangos ilgio juostą (> 80 nm) 1550nm regione, turint palyginti nedidelį pelną
Plokštumas gali būti pagerintas, kai optiniai filtrai padidinami
Gauti daugiau kaip 50 dB
Žemas triukšmo lygis tinka tolimojo susisiekimo tikslams
Trūkumai
EDFA dydis nėra mažas
Jis negali būti integruotas su kitais puslaidininkiais
Puslaidininkinis optinis stiprintuvas (SOA)
Puslaidininkinis optinis stiprintuvas yra vieno tipo optinis stiprintuvas, kuris naudoja puslaidininkį, kad gautų stiprinimo terpę. Jie turi panašią struktūrą su „Fabry – Perot“ lazeriniais diodais, bet antgalių dizaino elementais galuose. Skirtingai nuo kitų optinių stiprintuvų, SOA yra pumpuojami elektroniniu būdu (ty tiesiogiai per taikomą srovę), o atskiras siurblys lazeriui nereikalingas.
Darbo principas
1.Stimuliuojama spinduliuotė optiniam signalui sustiprinti.
2.Aktyvus puslaidininkio regionas.
3.Įpurškimo srovė siurblio elektronams laidumo juostoje.
4. Įvesties signalas stimuliuoja elektronų perėjimą į valentų juostą, kad įgytų amplifikaciją.
SOA privalumai ir trūkumai
Privalumai
Puslaidininkinis optinis stiprintuvas yra mažo dydžio ir elektriniu būdu pumpuojamas.
Jis gali būti pigesnis už EDFA ir gali būti integruotas su puslaidininkiniais lazeriais, moduliatoriais ir pan.
Visų keturių netiesinių operacijų tipų (kryžminio stiprinimo moduliavimas, kryžminės fazės moduliavimas, bangos ilgio konvertavimas ir keturių bangų maišymas) tipai gali būti vykdomi.
SOA gali būti paleistas su mažos galios lazeriu. Tai kyla iš trumpos nanosekundės ar mažesnės viršutinės būsenos trukmės, todėl padidėjimas greitai reaguoja į siurblio arba signalo galios pasikeitimus, o padidėjimo pokyčiai taip pat sukelia fazės pokyčius, kurie gali iškreipti signalus.
Trūkumai
SOA našumas vis dar nėra palyginamas su EDFA. SOA turi didesnį triukšmą, mažesnį stiprumą, vidutinę priklausomybę nuo poliarizacijos ir didelį netiesiškumą su greitu laikinu laiku.
Fiber Raman stiprintuvas (FRA)
Fiber Raman stiprintuvas (FRA) taip pat yra gana brandus optinis stiprintuvas. FRA optinis signalas sustiprinamas dėl stimuliuojamo Ramano sklaidos (SRS). Apskritai, FRA gali būti suskirstyta į suskirstytą tipą, vadinamą LRA ir paskirstytu tipu DRA. Pirmosios pluošto stiprinimo laikmenos paprastai yra 10 km. Be to, reikia didesnės siurblio galios, paprastai keliose iki dešimčių vatų, kurie gali sukelti 40 dB arba netgi didesnį prieaugį. Jis daugiausia naudojamas sustiprinti optinę signalo juostą, kurios EDFA negali patenkinti. DRA pluošto priauginimo laikmenos paprastai yra ilgesnės nei LRA, paprastai dešimtys kilometrų, o siurblio šaltinio galia yra mažesnė nei šimtai megavatų. Jis dažniausiai naudojamas DWDM ryšių sistemoje, papildantis EDFA sistemos veikimui gerinti, netiesiniam poveikiui slopinti, signalo galios sumažėjimui, signalo ir triukšmo santykio gerinimui ir prijungimui prie interneto.
Darbo principas
FRA principas grindžiamas stimuliuojamo Ramano sklaidos (SRS) poveikiu. Stiprinimo terpė yra neapdorotas optinis pluoštas. Galia perkeliama į optinį signalą netiesiniu optiniu procesu, vadinamu Raman efektu. Atsitiktinis fotonas sužadina elektroną į virtualią būseną ir stimuliuojama emisija atsiranda, kai elektronas išskiria į stiklo molekulės vibracinę būseną. „Stokes“ perėjimas, atitinkantis fonono eigeninę energiją, yra maždaug 13,2 THz visiems optiniams pluoštams.
FRA privalumai ir trūkumai
Privalumai
Galima keisti bangos ilgio stiprinimą
Suderinamas su įdiegtu SM pluoštu
Galima naudoti EDFA išplėtimui
Gali sukelti mažesnę vidutinę galią per intervalą, gerą mažesniam perėjimui
Gali būti įmanoma naudoti labai plačiajuostį ryšį
Trūkumai
Aukšti siurblio galios reikalavimai, didelio siurblio galios lazeriai tik neseniai atvyko
Reikalingas sudėtingas įmanomas valdymas
Triukšmas taip pat yra problema
Santrauka
Kalbėję apie šiuos trijų tipų optinius stiprintuvus, palyginame juos kaip toliau pateiktą lentelę.
