1. Classificazione diFiberAamplificatori
Ci sò trè tippi principali di amplificatori ottici:
(1) Semiconductor Optical Amplifier (SOA, Semiconductor Optical Amplifier);
(2) Amplificatori di fibre ottiche drogate cù elementi di terra rara (erbium Er, thulium Tm, praseodymium Pr, rubidium Nd, etc.), principalmente amplificatori di fibra drogata cù erbium (EDFA), è ancu l'amplificatori di fibra drogatu di thulium (TDFA) è l'amplificatori di fibre drogati di praseodimio (PDFA), etc.
(3) Amplificatori di fibre non lineari, principalmente amplificatori di fibra Raman (FRA, Fiber Raman Amplifier). A comparazione principale di prestazioni di questi amplificatori ottici hè mostrata in a tavula
EDFA (Amplificatore à Fibra Dopata à Erbium)
Un sistema laser multi-livellu pò esse furmatu da doping a fibra di quartz cù elementi di terra rara (cum'è Nd, Er, Pr, Tm, etc.), è a luce di signale di input hè direttamente amplificata sottu l'azzione di a luce di a pompa. Dopu avè furnitu feedback appropritatu, un laser di fibra hè furmatu. A lunghezza d'onda di travagliu di l'amplificatore di fibra dopata Nd hè 1060nm è 1330nm, è u so sviluppu è l'appiecazione sò limitati per a deviazione da u megliu portu di lavamanu di a cumunicazione in fibra ottica è altri motivi. E lunghezze d'onda operative di EDFA è PDFA sò rispettivamente in a finestra di a più bassa perdita (1550nm) è a lunghezza d'onda di dispersione zero (1300nm) di cumunicazione in fibra ottica, è TDFA opera in a banda S, chì sò assai adattati per l'applicazioni di sistemi di cumunicazione in fibra ottica. . In particulare EDFA, u sviluppu più rapidu, hè stata pratica.
UPprincipiu di EDFA
A struttura basica di EDFA hè mostrata in Figura 1(a), chì hè principalmente cumpostu di un mediu attivu (fibra di silice drogata cù erbiu circa decine di metri longu, cù un diametru di core di 3-5 microns è una concentrazione di doping di (25). -1000)x10-6), fonte di luce di pompa (990 o 1480nm LD), accoppiatore otticu è isolatore otticu. A luce di signale è a luce di pompa ponu propagate in a listessa direzzione (pumping codirectional), direzzione opposta (pumping inversa) o in e duie direzzione (pumping bidirezionale) in a fibra d'erbium. Quandu a luce di signale è a luce di a pompa sò injected in a fibra d'erbiu à u stessu tempu, i ioni d'erbiu sò eccitati à un altu livellu di energia sottu l'azzione di a luce di a pompa (Figura 1 (b), un sistema di trè livelli), è rapidamente decadimentu à u livellu di energia metastabile, quandu torna à u statu di terra sottu à l'azzione di a luce di signale incidente, emette fotoni currispundenti à a luce di signale, perchè u signale hè amplificatu. A Figura 1 (c) hè u so spettru di emissione spontanea amplificata (ASE) cù una larga larghezza di banda (finu à 20-40nm) è dui picchi chì currispondenu à 1530nm è 1550nm rispettivamente.
I vantaghji principali di EDFA sò un altu guadagnu, una larga banda larga, una putenza di output alta, una alta efficienza di pompa, una perdita di inserzione bassa è una insensibilità à u statu di polarizazione.
2. Prublemi cù Fibre Optical Amplifiers
Ancu l'amplificatore otticu (in particulare EDFA) hà assai vantaghji eccezziunali, ùn hè micca un amplificatore ideale. In più di u rumore supplementu chì riduce u SNR di u signale, ci sò altre difetti, cum'è:
- L'irregularità di u spettru di guadagnu in a larghezza di banda di l'amplificatore influenza u rendiment di amplificazione multicanale;
- Quandu l'amplificatori ottici sò cascati, l'effetti di u rumore ASE, a dispersione di fibre è l'effetti non lineari s'accumuleranu.
Questi prublemi devenu esse cunsideratu in l'applicazione è u disignu di u sistema.
3. Applicazione di l'amplificatore otticu in u sistema di cumunicazione in fibra ottica
In u sistema di cumunicazione in fibra ottica, uAmplificatore a fibra otticapò esse usatu micca solu cum'è un amplificatore di putenza di u trasmettitore per aumentà a putenza di trasmissione, ma ancu cum'è un preamplificatore di u ricevitore per migliurà a sensibilità di riceve, è pò ancu rimpiazzà u ripetitore otticu-elettricu-otticu tradiziunale, per allargà a trasmissione. distanza è realizà a cumunicazione all-ottica.
In i sistemi di cumunicazione di fibre ottiche, i fatturi principali chì limitanu a distanza di trasmissione sò a perdita è a dispersione di a fibra ottica. Utilizendu una fonte di luce à spettru ristrettu, o travagliendu vicinu à a lunghezza d'onda di dispersione zero, l'influenza di a dispersione di fibre hè chjuca. Stu sistema ùn hà micca bisognu di eseguisce a rigenerazione cumpleta di u timing di u signale (relè 3R) in ogni stazione di relay. Hè abbastanza à amplificà direttamente u signalu otticu cù un amplificatore otticu (1R relay). L'amplificatori ottici ponu esse aduprati micca solu in sistemi di troncu di longa distanza, ma ancu in rete di distribuzione di fibre ottiche, in particulare in sistemi WDM, per amplificà più canali simultaneamente.
1) Applicazione di amplificatori ottici in sistemi di cumunicazione in fibra ottica di troncu
Fig. 2 hè un schema schematicu di l'applicazioni di l'amplificatore otticu in u sistema di cumunicazione di fibre ottiche di troncu. (a) a stampa mostra chì l'amplificatore otticu hè utilizatu cum'è l'amplificatore di putenza di u trasmettitore è u preamplificatore di u ricevitore per chì a distanza non-relè hè radduppiata. Per esempiu, aduprendu EDFA, u sistema di trasmissione a distanza di 1,8 Gb/s aumenta da 120 km à 250 km o ancu righjunghji 400 km. Figura 2 (b) - (d) hè l'applicazione di amplificatori ottici in sistemi multi-relè; Figura (b) hè u modu tradiziunale di relay 3R; Figura (c) hè u modu di relay mixte di ripetitori 3R è amplificatori ottici; Figura 2 (d) Hè un modu di relé all-otticu; in un sistema di cumunicazione all-otticu, ùn include micca i circuiti di timing è di regenerazione, per quessa, hè pocu trasparente, è ùn ci hè micca una restrizione di "buttiglia elettronica". Sempre chì l'equipaggiu d'invio è di ricezione à i dui estremità hè rimpiazzatu, hè faciule d'aghjurnà da una tarifa bassa à una tarifa alta, è l'amplificatore otticu ùn deve esse rimpiazzatu.
2) Applicazione di l'amplificatore otticu in a rete di distribuzione di fibra ottica
I vantaghji d'alta putenza di l'amplificatori ottici (in particulare EDFA) sò assai utili in e rete di distribuzione à banda larga (cum'èCATVReti). A reta tradiziunale CATV adopta u cable coaxial, chì deve esse amplificatu ogni parechji centu metri, è u raghju di serviziu di a reta hè di circa 7 km. A reta di fibra ottica CATV cù amplificatori ottici pò micca solu aumentà assai u nùmeru di utilizatori distribuiti, ma ancu espansione assai a strada di a rete. Sviluppi recenti anu dimustratu chì a distribuzione di fibra ottica / ibrida (HFC) tira i punti di forza di i dui è hà una forte competitività.
A figura 4 hè un esempiu di una reta di distribuzione di fibra ottica per a modulazione AM-VSB di 35 canali di TV. A fonte luminosa di u trasmettitore hè DFB-LD cù una lunghezza d'onda di 1550nm è una putenza di output di 3.3dBm. Utilizendu EDFA di 4 livelli cum'è un amplificatore di distribuzione di energia, a so putenza di input hè di circa -6dBm, è a so putenza di output hè di circa 13dBm. Sensibilità di u ricevitore otticu -9.2d Bm. Dopu à 4 livelli di distribuzione, u numeru tutale di utilizatori hà righjuntu 4,2 milioni, è a strada di a reta hè più di decine di chilometri. U rapportu signal-à-rumore ponderatu di a prova era più grande di 45dB, è EDFA ùn hà micca causatu una riduzione in CSO.
Postu tempu: Apr-23-2023