1. SailkapenaFiberAanplifikadoreak
Hiru anplifikadore optiko mota nagusi daude:
(1) Erdieroaleen anplifikadore optikoa (SOA, Erdieroaleen anplifikadore optikoa);
(2) Lur arraroen elementuekin (erbio Er, tulio Tm, praseodimio Pr, rubidio Nd, etab.) dopatutako zuntz optikoko anplifikadoreak, batez ere erbioz dopatutako zuntz anplifikadoreak (EDFA), baita tulioz dopatutako zuntz anplifikadoreak (TDFA) eta praseodimioz dopatutako zuntz anplifikadoreak (PDFA), etab.
(3) Zuntz optikozko anplifikadore ez-linealak, batez ere zuntz Raman anplifikadoreak (FRA, Fiber Raman Amplifier). Anplifikadore optiko hauen errendimenduaren alderaketa nagusia taulan ageri da.
EDFA (Erbioz Dopatutako Zuntz Anplifikagailua)
Kuartzozko zuntza lur arraroen elementuekin (Nd, Er, Pr, Tm, etab.) dopatuz, maila anitzeko laser sistema bat era daiteke, eta sarrerako seinalearen argia zuzenean anplifikatzen da ponpaketa-argiaren eraginpean. Feedback egokia eman ondoren, zuntz laser bat eratzen da. Nd-z dopatutako zuntz anplifikadorearen lan-uhin-luzera 1060nm eta 1330nm da, eta bere garapena eta aplikazioa mugatuak dira zuntz optikozko komunikazioaren hustubide-portu onenetik desbideratzeagatik eta beste arrazoi batzuengatik. EDFA eta PDFAren funtzionamendu-uhin-luzerak zuntz optikozko komunikazioaren galera txikieneko (1550nm) eta zero dispertsioko uhin-luzeraren (1300nm) leihoan daude, hurrenez hurren, eta TDFAk S bandan funtzionatzen du, eta oso egokiak dira zuntz optikozko komunikazio-sistemen aplikazioetarako. Bereziki EDFA, garapen azkarrena izan duena, praktikoa izan da.
ThePEDFAren printzipioa.
EDFAren oinarrizko egitura 1(a) irudian ageri da, eta batez ere medio aktibo batez osatuta dago (erbioz dopatutako silize-zuntz bat, hamarnaka metro inguruko luzera duena, 3-5 mikrako nukleo-diametroa eta (25-1000)x10-6) dopatze-kontzentrazioa duena), ponpaketa-argi-iturri batez (990 edo 1480nm LD), akoplagailu optiko batez eta isolatzaile optiko batez. Seinale-argia eta ponpaketa-argia norabide berean (ponpaketa kodirekzionala), kontrako norabideetan (ponpaketa alderantzizkoa) edo bi norabideetan (ponpaketa bidirekzionala) heda daitezke erbio-zuntzean. Seinale-argia eta ponpaketa-argia aldi berean erbio-zuntzean injektatzen direnean, erbio ioiak energia-maila altu batera kitzikatzen dira ponpaketa-argiaren eraginpean (1(b) irudia, hiru mailako sistema), eta azkar desintegratzen dira energia-maila metaegonkorrera. Intzidente-seinale-argiaren eraginpean oinarrizko egoerara itzultzen denean, seinale-argiari dagozkion fotoiak igortzen ditu, seinalea anplifikatuz. 1 (c) irudia bere igorpen espontaneo anplifikatuaren (ASE) espektroa da, banda-zabalera handiarekin (20-40nm-raino) eta 1530nm eta 1550nm-ri dagozkien bi gailurrekin, hurrenez hurren.
EDFAren abantaila nagusiak hauek dira: irabazi handia, banda-zabalera handia, irteerako potentzia handia, ponpaketa-eraginkortasun handia, txertatze-galera txikia eta polarizazio-egoerarekiko sentikortasun eza.
2. Zuntz optikozko anplifikadoreekin arazoak
Anplifikadore optikoak (batez ere EDFAk) abantaila nabarmen asko baditu ere, ez da anplifikadore aproposa. Seinalearen SNR murrizten duen zarata gehigarriaz gain, beste gabezia batzuk ere baditu, hala nola:
- Anplifikadorearen banda-zabaleraren barruko irabazi-espektroaren irregulartasunak eragina du kanal anitzeko anplifikazio-errendimenduan;
- Anplifikadore optikoak kaskadan jartzen direnean, ASE zarataren, zuntz-sakabanaketaren eta efektu ez-linealen efektuak metatu egingo dira.
Gai hauek kontuan hartu behar dira aplikazioaren eta sistemaren diseinuan.
3. Anplifikadore optikoaren aplikazioa zuntz optikozko komunikazio sisteman
Zuntz optikozko komunikazio sisteman,Zuntz optikoko anplifikadoreEz da soilik transmisorearen potentzia handitzeko anplifikadore gisa erabil daiteke transmisio-potentzia handitzeko, baita hartzailearen aurreanplifikadore gisa ere hartzailearen sentsibilitatea hobetzeko, eta ohiko errepikagailu optiko-elektriko-optikoa ordezkatu dezake, transmisio-distantzia luzatzeko eta komunikazio guztiz optikoa lortzeko.
Zuntz optikozko komunikazio sistemetan, transmisio-distantzia mugatzen duten faktore nagusiak zuntz optikoaren galera eta dispertsioa dira. Espektro estuko argi-iturri bat erabiliz, edo zero dispertsioko uhin-luzeraren ondoan lan eginez, zuntz-dispertsioaren eragina txikia da. Sistema honek ez du seinale-denboraren birsorkuntza osoa (3R errelea) egin behar errele-estazio bakoitzean. Nahikoa da seinale optikoa zuzenean anplifikatzea anplifikadore optiko batekin (1R errelea). Anplifikadore optikoak ez dira soilik distantzia luzeko enbor-sistemetan erabil daitezke, baita zuntz optikozko banaketa-sareetan ere, batez ere WDM sistemetan, hainbat kanal aldi berean anplifikatzeko.
1) Anplifikadore optikoen aplikazioa zuntz optikozko komunikazio sistemetan
2. irudia zuntz optikozko komunikazio-sistema enborreko anplifikadore optikoaren aplikazioaren diagrama eskematikoa da. (a) irudiak erakusten du anplifikadore optikoa transmisorearen potentzia-handitze anplifikadore gisa eta hartzailearen aurre-anplifikadore gisa erabiltzen dela, errele gabeko distantzia bikoiztuz. Adibidez, EDFA erabiliz, sistemaren transmisioa... 1,8 Gb/s-ko distantzia 120 km-tik 250 km-ra handitzen da edo 400 km-ra ere iristen da. 2 (b)-(d) irudiak anplifikadore optikoen aplikazioa erakusten du errele anitzeko sistemetan; (b) irudia 3R errele modu tradizionala da; (c) irudia 3R errepikagailuen eta anplifikadore optikoen errele modu mistoa da; 2 (d) irudia Errele modu guztiz optiko bat da; komunikazio sistema guztiz optiko batean, ez ditu denbora eta birsorkuntza zirkuituak barne hartzen, beraz, bit gardena da, eta ez dago "botila elektronikoaren bibote" murrizketarik. Bi muturretan bidaltzeko eta jasotzeko ekipoak ordezkatzen diren bitartean, erraza da abiadura baxutik abiadura handira aldatzea, eta anplifikadore optikoa ez da ordezkatu behar.
2) Anplifikadore optikoaren aplikazioa zuntz optikozko banaketa sarean
Anplifikadore optikoen (batez ere EDFA) potentzia handiko irteerako abantailak oso erabilgarriak dira banda zabaleko banaketa-sareetan (adibidez,CATVSareak). CATV sare tradizionalak kable koaxiala erabiltzen du, ehunka metrotik behin anplifikatu behar dena, eta sarearen zerbitzu-erradioa 7 km ingurukoa da. Anplifikadore optikoak erabiltzen dituen zuntz optikoko CATV sareak ez du soilik erabiltzaile banatuen kopurua asko handitu dezake, baita sarearen bidea asko zabaldu ere. Azken garapenek erakutsi dute zuntz optikoaren/hibridoaren (HFC) banaketak bien indarguneak erabiltzen dituela eta lehiakortasun handia duela.
4. irudia 35 telebista kanalen AM-VSB modulaziorako zuntz optikozko banaketa sare baten adibidea da. Transmisorearen argi iturria DFB-LD da, 1550 nm-ko uhin-luzera eta 3,3 dBm-ko irteera potentzia duena. 4 mailako EDFA potentzia banaketa anplifikadore gisa erabiliz, sarrera potentzia -6 dBm ingurukoa da, eta irteera potentzia 13 dBm ingurukoa. Hartzaile optikoaren sentikortasuna -9,2d Bm. 4 banaketa mailaren ondoren, erabiltzaile kopuru osoa 4,2 milioira iritsi da, eta sarearen bidea hamarnaka kilometro baino gehiagokoa da. Probaren seinale-zarata erlazio haztatua 45 dB baino handiagoa izan zen, eta EDFAk ez zuen CSO murrizketarik eragin.
Argitaratze data: 2023ko apirilaren 23a