1. Phân loại củaFIberAMPLIFIERS
Có ba loại bộ khuếch đại quang học chính:
(1) Bộ khuếch đại quang học bán dẫn (SOA, bộ khuếch đại quang học bán dẫn);
(2) Các bộ khuếch đại sợi quang pha tạp với các nguyên tố đất hiếm (Erbium er, Thulium TM, Praseodymium PR, Rubidium ND, v.v.), chủ yếu là các bộ khuếch đại sợi pha tạp Erbium (EDFA), cũng như các bộ khuếch đại sợi pha tạp thulium (TDFA) và các bộ khuếch đại sợi pha tạp praseodymium (PDFA), v.v.
. So sánh hiệu suất chính của các bộ khuếch đại quang này được hiển thị trong bảng
EDFA (Bộ khuếch đại sợi pha tạp Erbium)
Một hệ thống laser đa cấp có thể được hình thành bằng cách pha tạp sợi thạch anh với các phần tử đất hiếm (như ND, ER, PR, TM, v.v.) và ánh sáng tín hiệu đầu vào được khuếch đại trực tiếp dưới tác động của đèn bơm. Sau khi cung cấp phản hồi thích hợp, một laser sợi được hình thành. Bước sóng hoạt động của bộ khuếch đại sợi pha tạp ND là 1060nm và 1330nm, và sự phát triển và ứng dụng của nó bị hạn chế do độ lệch so với cổng giao tiếp sợi quang tốt nhất và các lý do khác. Bước sóng hoạt động của EDFA và PDFA tương ứng trong cửa sổ của tổn thất thấp nhất (1550nm) và bước sóng phân tán bằng không (1300nm) của giao tiếp sợi quang và TDFA hoạt động trong băng tần S, rất phù hợp với các ứng dụng hệ thống truyền thông sợi quang. Đặc biệt là EDFA, sự phát triển nhanh nhất, là thực tế.
CácPRinciple của Edfa
Cấu trúc cơ bản của EDFA được thể hiện trong Hình 1 (a), chủ yếu bao gồm một môi trường hoạt động (sợi silica pha tạp Erbium dài khoảng hàng chục mét, với đường kính lõi 3-5 micron và nồng độ doping (25-1000) x10-6) Ánh sáng tín hiệu và ánh sáng bơm có thể lan truyền theo cùng một hướng (bơm mã hóa), hướng ngược lại (bơm ngược) hoặc cả hai hướng (bơm hai chiều) trong sợi erbium. Khi đèn tín hiệu và đèn bơm được tiêm vào sợi erbium cùng một lúc, các ion Erbium bị kích thích đến mức năng lượng cao dưới tác động của đèn bơm (Hình 1 (b), hệ thống ba cấp) và nhanh chóng tăng tốc độ sáng của đèn chiếu sáng. Hình 1 (c) là phổ phát xạ tự phát (ASE) được khuếch đại của nó với băng thông lớn (lên đến 20-40nm) và hai đỉnh tương ứng với 1530nm và 1550nm.
Ưu điểm chính của EDFA là mức tăng cao, băng thông lớn, công suất đầu ra cao, hiệu suất bơm cao, mất chèn thấp và vô cảm với trạng thái phân cực.
2. Các vấn đề với bộ khuếch đại quang sợi
Mặc dù bộ khuếch đại quang học (đặc biệt là EDFA) có nhiều lợi thế nổi bật, nhưng nó không phải là bộ khuếch đại lý tưởng. Ngoài tiếng ồn bổ sung làm giảm SNR của tín hiệu, còn có một số thiếu sót khác, chẳng hạn như:
- Sự không đồng đều của phổ khuếch đại trong băng thông khuếch đại ảnh hưởng đến hiệu suất khuếch đại đa kênh;
- Khi các bộ khuếch đại quang học được xếp tầng, ảnh hưởng của nhiễu ASE, phân tán sợi và hiệu ứng phi tuyến sẽ tích lũy.
Những vấn đề này phải được xem xét trong ứng dụng và thiết kế hệ thống.
3. Áp dụng bộ khuếch đại quang trong hệ thống truyền thông sợi quang
Trong hệ thống truyền thông sợi quang,Bộ khuếch đại sợi quangCó thể được sử dụng không chỉ như một bộ khuếch đại tăng cường năng lượng của máy phát để tăng công suất truyền, mà còn là bộ khuếch đại của máy thu để cải thiện độ nhạy nhận, và cũng có thể thay thế bộ lặp quang quang truyền thống truyền thống, để mở rộng khoảng cách truyền và nhận ra giao tiếp tất cả.
Trong các hệ thống truyền thông sợi quang, các yếu tố chính hạn chế khoảng cách truyền là sự mất mát và phân tán sợi quang. Sử dụng nguồn sáng phổ hẹp, hoặc hoạt động gần bước sóng phân tán bằng không, ảnh hưởng của sự phân tán sợi là nhỏ. Hệ thống này không cần phải thực hiện tái tạo thời gian tín hiệu hoàn chỉnh (rơle 3R) tại mỗi trạm chuyển tiếp. Nó là đủ để khuếch đại trực tiếp tín hiệu quang với bộ khuếch đại quang học (rơle 1R). Bộ khuếch đại quang học có thể được sử dụng không chỉ trong các hệ thống thân đường dài mà còn trong các mạng phân phối sợi quang, đặc biệt là trong các hệ thống WDM, để khuếch đại nhiều kênh cùng một lúc.
1) Áp dụng các bộ khuếch đại quang học trong hệ thống truyền thông sợi quang
Hình 2 là một sơ đồ của ứng dụng của bộ khuếch đại quang học trong hệ thống truyền thông sợi quang thân cây. . Ví dụ: áp dụng EDFA, truyền hệ thống Khoảng cách 1,8GB/giây tăng từ 120km đến 250km hoặc thậm chí đạt 400km. Hình 2 (b)-(d) là ứng dụng của các bộ khuếch đại quang học trong các hệ thống đa điểm; Hình (b) là chế độ tiếp sức 3R truyền thống; Hình (c) là chế độ chuyển tiếp hỗn hợp của bộ lặp 3R và bộ khuếch đại quang học; Hình 2 (d) nó là chế độ chuyển tiếp toàn diện; Trong một hệ thống truyền thông toàn diện, nó không bao gồm các mạch thời gian và tái sinh, do đó, nó là một bản tin bit, và không có sự hạn chế nào của rượu whisker điện tử. Miễn là thiết bị gửi và nhận ở cả hai đầu được thay thế, rất dễ nâng cấp từ tốc độ thấp lên tốc độ cao và bộ khuếch đại quang học không cần phải được thay thế.
2) Ứng dụng của bộ khuếch đại quang trong mạng phân phối sợi quang
Ưu điểm đầu ra công suất cao của các bộ khuếch đại quang (đặc biệt là EDFA) rất hữu ích trong các mạng phân phối băng thông rộng (nhưCATVMạng). Mạng CATV truyền thống áp dụng cáp đồng trục, cần được khuếch đại cứ sau vài trăm mét và bán kính dịch vụ của mạng là khoảng 7km. Mạng CATV sợi quang sử dụng các bộ khuếch đại quang học không chỉ có thể làm tăng đáng kể số lượng người dùng phân tán, mà còn mở rộng đáng kể đường dẫn mạng. Những phát triển gần đây đã chỉ ra rằng việc phân phối sợi quang/hybrid (HFC) thu hút sức mạnh của cả hai và có khả năng cạnh tranh mạnh mẽ.
Hình 4 là một ví dụ về mạng phân phối sợi quang cho điều chế AM-VSB của 35 kênh TV. Nguồn ánh sáng của máy phát là DFB-LD với bước sóng 1550nm và công suất đầu ra là 3,3dbm. Sử dụng EDFA 4 cấp làm bộ khuếch đại phân phối năng lượng, công suất đầu vào của nó là khoảng -6dbm và công suất đầu ra của nó là khoảng 13dbm. Độ nhạy của máy thu quang -9,2d BM. Sau 4 mức phân phối, tổng số người dùng đã đạt 4,2 triệu và đường dẫn mạng cao hơn hàng chục km. Tỷ lệ nhiễu tín hiệu-nhiễu có trọng số của thử nghiệm lớn hơn 45dB và EDFA không gây ra giảm CSO.
Thời gian đăng: Tháng 4-23-2023