1. ԴասակարգումFիբերAուժեղացուցիչներ
Օպտիկական ուժեղացուցիչների երեք հիմնական տեսակ կա.
(1) կիսահաղորդչային օպտիկական ուժեղացուցիչ (SOA, կիսահաղորդչային օպտիկական ուժեղացուցիչ);
(2) Օպտիկական մանրաթելային ուժեղացուցիչներ՝ հագեցած հազվագյուտ հողային տարրերով (erbium Er, thulium Tm, praseodymium Pr, rubidium Nd և այլն), հիմնականում էրբիումով ներկված մանրաթելային ուժեղացուցիչներ (EDFA), ինչպես նաև thulium-doped Fiber Amplifiers (TDFA) և Praseodymium-doped Fiber Amplifiers (PDFA) և այլն:
(3) Ոչ գծային մանրաթելային ուժեղացուցիչներ, հիմնականում օպտիկամանրաթելային Raman ուժեղացուցիչներ (FRA, Fiber Raman Amplifier):Այս օպտիկական ուժեղացուցիչների հիմնական կատարողական համեմատությունը ներկայացված է աղյուսակում
EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier)
Բազմաստիճան լազերային համակարգ կարող է ձևավորվել քվարցային մանրաթելից հազվագյուտ հողային տարրերով դոպինգով (օրինակ՝ Nd, Er, Pr, Tm և այլն), և մուտքային ազդանշանի լույսը ուղղակիորեն ուժեղանում է պոմպի լույսի ազդեցության ներքո:Համապատասխան հետադարձ կապ ապահովելուց հետո ձևավորվում է մանրաթելային լազեր:Nd-doped օպտիկամանրաթելային ուժեղացուցիչի աշխատանքային ալիքի երկարությունը 1060nm և 1330nm է, և դրա զարգացումը և կիրառումը սահմանափակ են օպտիկամանրաթելային կապի լավագույն լվացարանային պորտից շեղման և այլ պատճառներով:EDFA-ի և PDFA-ի գործառնական ալիքի երկարությունները համապատասխանաբար գտնվում են օպտիկամանրաթելային հաղորդակցության նվազագույն կորստի (1550 նմ) և զրոյական ցրման ալիքի երկարության (1300 նմ) պատուհանում, իսկ TDFA-ն գործում է S շերտում, որը շատ հարմար է օպտիկամանրաթելային կապի համակարգերի կիրառման համար: .Հատկապես EDFA-ն՝ ամենաարագ զարգացումը, գործնական է եղել:
ԱյնPEDFA-ի սկզբունքը
EDFA-ի հիմնական կառուցվածքը ներկայացված է Նկար 1(ա)-ում, որը հիմնականում կազմված է ակտիվ միջավայրից (էրբիումով ներծծված սիլիցիումի մանրաթել մոտ տասնյակ մետր երկարությամբ, միջուկի տրամագծով 3-5 մկմ և դոպինգի կոնցենտրացիայով (25): -1000)x10-6), պոմպի լույսի աղբյուր (990 կամ 1480նմ LD), օպտիկական կցորդիչ և օպտիկական մեկուսիչ։Ազդանշանային լույսը և պոմպի լույսը կարող են տարածվել նույն ուղղությամբ (համակողմանի պոմպում), հակառակ ուղղություններով (հակադարձ պոմպում) կամ երկու ուղղություններով (երկկողմանի պոմպում) էրբիումի մանրաթելում:Երբ ազդանշանային լույսը և պոմպի լույսը միաժամանակ ներարկվում են էրբիումի մանրաթելին, էրբիումի իոնները պոմպի լույսի ազդեցության տակ ոգևորվում են էներգիայի բարձր մակարդակով (Նկար 1 (բ), եռաստիճան համակարգ), և արագորեն քայքայվում է մինչև մետաստաբիլ էներգիայի մակարդակը, երբ այն վերադառնում է հիմնական վիճակին ընկնող ազդանշանային լույսի ազդեցության տակ, այն արտանետում է ազդանշանային լույսին համապատասխան ֆոտոններ, այնպես որ ազդանշանն ուժեղանում է:Նկար 1 (գ) նրա ուժեղացված ինքնաբուխ արտանետումների (ASE) սպեկտրն է՝ մեծ թողունակությամբ (մինչև 20-40 նմ) և համապատասխանաբար 1530 նմ և 1550 նմ համապատասխան երկու գագաթներով:
EDFA-ի հիմնական առավելություններն են բարձր շահույթը, մեծ թողունակությունը, բարձր ելքային հզորությունը, պոմպի բարձր արդյունավետությունը, ներդրման ցածր կորուստը և բևեռացման վիճակի նկատմամբ անզգայունությունը:
2. Խնդիրներ օպտիկամանրաթելային ուժեղացուցիչների հետ
Չնայած օպտիկական ուժեղացուցիչը (հատկապես EDFA) ունի շատ ակնառու առավելություններ, այն իդեալական ուժեղացուցիչ չէ:Բացի լրացուցիչ աղմուկից, որը նվազեցնում է ազդանշանի SNR-ը, կան նաև այլ թերություններ, ինչպիսիք են.
- ուժեղացուցիչի թողունակության մեջ շահույթի սպեկտրի անհավասարությունն ազդում է բազմալիքային ուժեղացման աշխատանքի վրա.
- Երբ օպտիկական ուժեղացուցիչները կասկադացված են, կուտակվում են ASE աղմուկի, մանրաթելերի ցրման և ոչ գծային էֆեկտների ազդեցությունները:
Այս խնդիրները պետք է հաշվի առնվեն հավելվածի և համակարգի նախագծման ժամանակ:
3. Օպտիկական ուժեղացուցիչի կիրառումը օպտիկամանրաթելային կապի համակարգում
Օպտիկամանրաթելային կապի համակարգում,Օպտիկամանրաթելային ուժեղացուցիչկարող է օգտագործվել ոչ միայն որպես հաղորդիչի հզորության ուժեղացուցիչ՝ փոխանցման հզորությունը մեծացնելու համար, այլ նաև որպես ընդունիչի նախաուժեղացուցիչ՝ ընդունման զգայունությունը բարելավելու համար, ինչպես նաև կարող է փոխարինել ավանդական օպտիկա-էլեկտրա-օպտիկական կրկնիչը՝ ընդլայնելու փոխանցումը։ հեռավորություն և իրականացնել ամբողջովին օպտիկական հաղորդակցություն:
Օպտիկամանրաթելային կապի համակարգերում փոխանցման հեռավորությունը սահմանափակող հիմնական գործոնները օպտիկական մանրաթելերի կորուստն ու ցրումն են:Օգտագործելով նեղ սպեկտրի լույսի աղբյուր կամ աշխատելով զրոյական ցրման ալիքի երկարության մոտ, մանրաթելերի ցրման ազդեցությունը փոքր է:Այս համակարգը կարիք չունի իրականացնել ազդանշանի ժամանակի ամբողջական վերականգնում (3R ռելե) յուրաքանչյուր ռելե կայանում:Բավական է ուղղակիորեն ուժեղացնել օպտիկական ազդանշանը օպտիկական ուժեղացուցիչով (1R ռելե):Օպտիկական ուժեղացուցիչները կարող են օգտագործվել ոչ միայն միջքաղաքային համակարգերում, այլ նաև օպտիկամանրաթելային բաշխման ցանցերում, հատկապես WDM համակարգերում, միաժամանակ մի քանի ալիքներ ուժեղացնելու համար:
1) Օպտիկական ուժեղացուցիչների կիրառում միջքաղաքային օպտիկամանրաթելային կապի համակարգերում.
Նկար 2-ը օպտիկական ուժեղացուցիչի կիրառման սխեմատիկ դիագրամ է միջքաղաքային օպտիկամանրաթելային կապի համակարգում:ա) նկարը ցույց է տալիս, որ օպտիկական ուժեղացուցիչն օգտագործվում է որպես հաղորդիչի հզորության ուժեղացուցիչ և ստացողի նախաուժեղացուցիչ, որպեսզի ոչ ռելեային հեռավորությունը կրկնապատկվի:Օրինակ, EDFA-ի ընդունումը, համակարգի փոխանցումը 1,8 Գբ/վ հեռավորությունը 120 կմ-ից հասնում է 250 կմ-ի կամ նույնիսկ հասնում 400 կմ-ի:Նկար 2 (բ)-(դ) օպտիկական ուժեղացուցիչների կիրառումն է բազմառելեային համակարգերում;Նկար (բ) ավանդական 3R ռելեի ռեժիմն է.Նկար (գ) 3R կրկնողիչների և օպտիկական ուժեղացուցիչների խառը ռելեի ռեժիմն է.Նկար 2 (դ) Այն ամբողջովին օպտիկական ռելեի ռեժիմ է.բացառապես օպտիկական հաղորդակցության համակարգում այն չի ներառում ժամանակի և վերականգնման սխեմաներ, ուստի այն փոքր-ինչ թափանցիկ է, և չկա «էլեկտրոնային շշերի բեղի» սահմանափակում:Քանի դեռ երկու ծայրերում ուղարկող և ընդունող սարքավորումները փոխարինված են, հեշտ է արդիականացնել ցածր արագությունից բարձր արագության, և օպտիկական ուժեղացուցիչը փոխարինման կարիք չունի:
2) Օպտիկական ուժեղացուցիչի կիրառում օպտիկամանրաթելային բաշխման ցանցում
Օպտիկական ուժեղացուցիչների (հատկապես EDFA) բարձր հզորության ելքային առավելությունները շատ օգտակար են լայնաշերտ բաշխիչ ցանցերում (օրինակ՝CATVՑանցեր):Ավանդական CATV ցանցը ընդունում է կոաքսիալ մալուխ, որը պետք է ուժեղացվի յուրաքանչյուր մի քանի հարյուր մետրը մեկ, և ցանցի սպասարկման շառավիղը մոտ 7 կմ է:Օպտիկամանրաթելային CATV ցանցը, օգտագործելով օպտիկական ուժեղացուցիչներ, կարող է ոչ միայն մեծապես մեծացնել բաշխված օգտվողների թիվը, այլև մեծապես ընդլայնել ցանցի ուղին:Վերջին զարգացումները ցույց են տվել, որ օպտիկական մանրաթելերի/հիբրիդների (HFC) բաշխումն ունի երկուսի ուժեղ կողմերը և ունի ուժեղ մրցունակություն:
Նկար 4-ը օպտիկական մանրաթելերի բաշխման ցանցի օրինակ է հեռուստացույցի 35 ալիքների AM-VSB մոդուլյացիայի համար:Հաղորդիչի լույսի աղբյուրը DFB-LD է 1550 նմ ալիքի երկարությամբ և 3,3 դԲմ ելքային հզորությամբ։Օգտագործելով 4 մակարդակի EDFA որպես էներգիայի բաշխման ուժեղացուցիչ, նրա մուտքային հզորությունը կազմում է մոտ -6 դԲմ, իսկ ելքային հզորությունը՝ մոտ 13 դԲմ:Օպտիկական ընդունիչի զգայունությունը -9.2d Bm:Բաշխման 4 մակարդակներից հետո օգտատերերի ընդհանուր թիվը հասել է 4,2 միլիոնի, իսկ ցանցի ուղին ավելի քան տասնյակ կիլոմետր է։Թեստի կշռված ազդանշան-աղմուկ հարաբերակցությունը 45 դԲ-ից ավելի էր, և EDFA-ն չի առաջացրել CSO-ի կրճատում:
Հրապարակման ժամանակը՝ ապրիլի 23-2023