1. Klasifikasi sakaFiberApenguat
Ana telung jinis utama penguat optik:
(1) Penguat Optik Semikonduktor (SOA, Penguat Optik Semikonduktor);
(2) Penguat serat optik sing didoping karo unsur bumi langka (erbium Er, thulium Tm, praseodymium Pr, rubidium Nd, lan liya-liyane), utamane penguat serat sing didoping erbium (EDFA), uga penguat serat sing didoping thulium (TDFA) lan penguat serat sing didoping praseodymium (PDFA), lan liya-liyane.
(3) Penguat serat nonlinier, utamane penguat serat Raman (FRA, Penguat Serat Raman). Perbandingan kinerja utama penguat optik iki dituduhake ing tabel.
EDFA (Penguat Serat Doping Erbium)
Sistem laser multi-level bisa dibentuk kanthi nge-doping serat kuarsa nganggo unsur bumi langka (kayata Nd, Er, Pr, Tm, lan liya-liyane), lan cahya sinyal input langsung dikuatake ing sangisore aksi cahya pompa. Sawise menehi umpan balik sing cocog, laser serat dibentuk. Dawane gelombang kerja penguat serat sing didoping Nd yaiku 1060nm lan 1330nm, lan pangembangan lan aplikasine diwatesi amarga penyimpangan saka port sink paling apik komunikasi serat optik lan alasan liyane. Dawane gelombang operasi EDFA lan PDFA masing-masing ana ing jendela dawane gelombang kerugian paling endhek (1550nm) lan dawane gelombang dispersi nol (1300nm) komunikasi serat optik, lan TDFA beroperasi ing S-band, sing cocog banget kanggo aplikasi sistem komunikasi serat optik. Utamane EDFA, pangembangan paling cepet, wis praktis.
IngPprinsip EDFA
Struktur dhasar EDFA dituduhake ing Gambar 1(a), sing utamane kasusun saka medium aktif (serat silika sing didoping erbium dawane udakara puluhan meter, kanthi diameter inti 3-5 mikron lan konsentrasi doping (25-1000)x10-6), sumber cahya pompa (990 utawa 1480nm LD), coupler optik lan isolator optik. Cahya sinyal lan cahya pompa bisa nyebar ing arah sing padha (pompa koarah), arah sing ngelawan (pompa mundur) utawa loro arah (pompa biarah) ing serat erbium. Nalika cahya sinyal lan cahya pompa disuntikake menyang serat erbium bebarengan, ion erbium dieksitasi menyang tingkat energi sing dhuwur ing sangisore aksi cahya pompa (Gambar 1(b), sistem telung tingkat), lan cepet bosok menyang tingkat energi metastabil, nalika bali menyang kahanan dhasar ing sangisore aksi cahya sinyal kedadeyan, bakal ngetokake foton sing cocog karo cahya sinyal, saengga sinyal kasebut dikuatake. Gambar 1 (c) minangka spektrum emisi spontan (ASE) sing dikuatake kanthi bandwidth gedhe (nganti 20-40nm) lan rong puncak sing cocog karo 1530nm lan 1550nm.
Kauntungan utama EDFA yaiku gain dhuwur, bandwidth gedhe, daya output dhuwur, efisiensi pompa dhuwur, kerugian insertion sing sithik, lan ora sensitif marang kahanan polarisasi.
2. Masalah karo Amplifier Serat Optik
Senajan penguat optik (utamane EDFA) nduweni akeh kaluwihan sing luar biasa, nanging iki dudu penguat sing ideal. Saliyane gangguan tambahan sing nyuda SNR sinyal, ana sawetara kekurangan liyane, kayata:
- Ketidakrataan spektrum gain ing bandwidth amplifier mengaruhi kinerja amplifikasi multi-kanal;
- Nalika amplifier optik dirangkai, efek gangguan ASE, dispersi serat, lan efek nonlinier bakal numpuk.
Masalah-masalah iki kudu digatekake ing desain aplikasi lan sistem.
3. Aplikasi Penguat Optik ing Sistem Komunikasi Serat Optik
Ing sistem komunikasi serat optik,Penguat Serat OptikBisa digunakake ora mung minangka penguat daya pemancar kanggo nambah daya transmisi, nanging uga minangka preamplifier panrima kanggo nambah sensitivitas panampa, lan uga bisa ngganti repeater optik-listrik-optik tradisional, kanggo ngluwihi jarak transmisi lan nggayuh komunikasi kabeh-optik.
Ing sistem komunikasi serat optik, faktor utama sing mbatesi jarak transmisi yaiku ilang lan dispersi serat optik. Nggunakake sumber cahya spektrum sempit, utawa kerja cedhak dawa gelombang dispersi nol, pengaruh dispersi serat cilik. Sistem iki ora perlu nindakake regenerasi wektu sinyal lengkap (relay 3R) ing saben stasiun relay. Cukup kanggo langsung nguatake sinyal optik nganggo penguat optik (relay 1R). Penguat optik bisa digunakake ora mung ing sistem trunk jarak jauh nanging uga ing jaringan distribusi serat optik, utamane ing sistem WDM, kanggo nguatake pirang-pirang saluran kanthi bebarengan.
1) Aplikasi Penguat Optik ing Sistem Komunikasi Serat Optik Trunk
Gambar 2 minangka diagram skematis aplikasi penguat optik ing sistem komunikasi serat optik trunk. (a) gambar kasebut nuduhake yen penguat optik digunakake minangka penguat pendorong daya pemancar lan preamplifier penerima supaya jarak non-relay dadi kaping pindho. Contone, nggunakake EDFA, transmisi sistem Jarak 1.8Gb/s mundhak saka 120km dadi 250km utawa malah tekan 400km. Gambar 2 (b)-(d) minangka aplikasi amplifier optik ing sistem multi-relay; Gambar (b) minangka mode relay 3R tradisional; Gambar (c) minangka mode relay campuran saka repeater 3R lan amplifier optik; Gambar 2 (d) Iki minangka mode relay kabeh-optik; ing sistem komunikasi kabeh-optik, ora kalebu sirkuit wektu lan regenerasi, mula bit-transparan, lan ora ana watesan "kumis botol elektronik". Anggere peralatan ngirim lan nampa ing loro-lorone diganti, gampang kanggo nganyarke saka tingkat rendah menyang tingkat dhuwur, lan amplifier optik ora perlu diganti.
2) Aplikasi Penguat Optik ing Jaringan Distribusi Serat Optik
Kauntungan output daya dhuwur saka amplifier optik (utamane EDFA) migunani banget ing jaringan distribusi broadband (kayataCATVJaringan). Jaringan CATV tradisional nggunakake kabel koaksial, sing kudu dikuatake saben atus meter, lan radius layanan jaringan kasebut udakara 7 km. Jaringan CATV serat optik sing nggunakake amplifier optik ora mung bisa nambah jumlah pangguna sing nyebar, nanging uga ngembangake jalur jaringan kanthi signifikan. Perkembangan anyar nuduhake yen distribusi serat optik/hibrida (HFC) narik kawigaten loro-lorone lan nduweni daya saing sing kuwat.
Gambar 4 minangka conto jaringan distribusi serat optik kanggo modulasi AM-VSB saka 35 saluran TV. Sumber cahya saka pemancar yaiku DFB-LD kanthi dawa gelombang 1550nm lan daya output 3.3dBm. Nggunakake EDFA 4-level minangka penguat distribusi daya, daya input kira-kira -6dBm, lan daya output kira-kira 13dBm. Sensitivitas panrima optik -9.2d Bm. Sawise 4 tingkat distribusi, jumlah total pangguna wis tekan 4,2 yuta, lan jalur jaringan luwih saka puluhan kilometer. Rasio sinyal-kanggo-gangguan bobot saka tes kasebut luwih gedhe tinimbang 45dB, lan EDFA ora nyebabake penurunan CSO.
Wektu kiriman: 23-Apr-2023