בחר מגברים אופטיים אידיאליים לפי המאפיינים
בקניית מגבר אופטי, מה עלינו לקחת בחשבון מלבד המחיר? כמובן שזו האיכות. אבל איך נוכל לקבוע את האיכות טובה או לא? ואז זה מגיע למאפיינים. ישנם בעיקר שלושה היבטים שיש לקחת בחשבון בהתאם לתכונותיהם של מגברים אופטיים.
1. רווח, כוח קלט וכוח פלט
המאפיין הבסיסי ביותר של מגבר אופטי הוא רווח ההפעלה שלו, שהוא הכמות בה מגבר האות האופטי הקלט. הרווח נמדד בדרך כלל ב- dB, והוא נמצא בטווח של 10 עד 30 dB. רווח של 10 dB פירושו האות האופטי הקלט מוגבר על ידי גורם של 10, ואילו רווח של 30 dB פירושו כי האות האופטי הקלט מוגבר על ידי גורם של 1000.
מגברים מסוימים מיועדים לפעול עם רווח מוגדר מוגדר מראש, בעוד שאחרים יכולים לתמוך בטווח של ערכי רווח הפעלה, המאפשרים למגבר להתייחס ליישומים ופונקציות שונות. מלבד הרווח, מגבר מאופיין גם על ידי מגוון הכוחות האופטייים של הקלט והפלט. בפרט, מפרט מפתח של המגבר הוא כוח היציאה המרבי שניתן לתמוך בו, המכונה גם כוח פלט רווי. פרמטר זה קריטי לעיתים קרובות בקביעת עלות המגברים.
באופן כללי ניתן להגדיר מגברים אופטיים כערוץ יחיד או רב ערוצי (WDM). כפי שמשתמע משמם של מגברי ערוצים בודדים נועדו להגביר רק ערוץ אופטי יחיד, שיכול להיות ממוקם בכל מקום בתוך פס מוגדר, כמו פס ה- C (1528 עד 1564 ננומטר). מגברי ערוץ יחיד, למשל ED-band C (מגבר סיבי Erbium Doped), יכולים לרוב לפעול על פני מגוון רחב של רווחי פעולה, ודורשים רמות נמוכות יחסית של כוח תפוקה.
לעומת זאת, מגבר WDM נועד לפעול כאשר כל מספר ערוצים (בתוך רצועה מוגדרת) נכנסים למגבר. מאפיין חשוב של מגברי WDM הוא מישור הרווח, שהוא הווריאציה של הרווח לערוצים שונים. אם הרווח אינו שטוח, לערוצי WDM שונים תהיה רווח שונה שיכול להצטבר לאורך שרשרת מגברים המובילה לאי התאמה גדולה בין הערוצים בסוף הקישור.
כדי לשמור על רווח שטוח, רוב מגברי WDM בעלי קצה נמוך תומכים רק ברווח הפעלה בודד, או בטווח רווח יחסית צר. מגברי WDM המספקים גם רווח שטוח וגם טווח רווח גדול להפעלה דורשים תכנון מורכב יותר. בנוסף לזווית השטיחות, מגברי WDM נדרשים לספק טווח כוח קלט גדול ודינאמי, כדי לתמוך בתנאי קלט שונים שבהם עשוי להיות מספר ערוצים בין 1 ל- 80. בנוסף, על מנת לתמוך בכמות הערוצים המרבית, מגברי WDM דורשים עוצמת יציאה רוויה גבוהה יחסית, בדרך כלל בטווח 17 עד 23 dBm.
2. רעש
כל המגברים, כולל מגברים אופטיים, מציגים רעש במהלך תהליך ההגברה, כך שאותו פלט הוא תמיד רעש יותר מאשר אות הקלט. ביצועי הרעש של מגבר אופטי מתאפיינים בדמות הרעש שלו (NF), המוגדרת כיחס יחס אות לרעש (SNR) ביציאת המגבר לבין SNR אידיאלי בכניסה. מכיוון שקיים קשר אחד לאחד בין NF של מגבר לביצוע של קישור אופטי, חיוני שיש לשמור על ה- NF נמוך ככל האפשר. ה- NF תלוי בטכנולוגיה המשמשת למגבר, כמו גם ברווח, כאשר בדרך כלל יש למגבר בעל רווח גבוה יותר NF נמוך יותר.
3. מאפיינים דינמיים
מאפיין חשוב נוסף של מגברים אופטיים הוא תגובתם לשינויים דינמיים בכוח הקלט. באופן אידיאלי, הרווח של מגבר לא אמור להשתנות כלל כאשר כוח הכניסה משתנה, עם זאת, הדבר אינו אפשרי כאשר המגבר פועל או בסמוך לכוח המוצא המרבי. במקרה זה חיוני שהמגבר יגיב לאט לאט כך שהרווח שלו ייקבע רק על ידי כוח הקלט הממוצע, ולא יושפע משינויים מהירים (למשל בגלל אפנון נתונים).
מגברים המגיבים מהר מדי עשויים להיות רועשים, ואינם מטפלים בערוצים מרובים היטב. הסיבה לכך היא שכאשר ישנם מספר ערוצים, הרווח של ערוץ אחד עשוי להשתנות בהתאם לשאלה אם לערוצים האחרים יש 0 או 1, השפעה המכונה אפנון רווח צולב. גם אם יש ערוץ כוח גבוה אחד ליד הרוויה, אז יכול להיות עיוות מכיוון שה- 0 יחוו רווח שונה מזה של ה- 1.
מצד שני, גם אם יש למגבר תגובה איטית, הוא אמור גם להיות מסוגל להתמודד עם שינויים פתאומיים לטווח הארוך בכוח הקלט הממוצע. שינויים פתאומיים כאלה יכולים להתרחש למשל בגלל הוספה / ירידה של ערוצים (במיוחד ברשתות הניתנות להגדרה מחדש באופן דינמי) או מיתוג הגנה ושיקום. במקרים כאלה המגבר עלול לחוות וריאציות גדולות זמניות (המכונות "מעברים") שצריך לדכא ככל האפשר על ידי מנגנון בקרת המגבר. בהיעדר דיכוי חולף מתאים, מעברי הרווח עלולים להצטבר על שרשרת מגבר, מה שיוביל לעוצמת כוח גדולה ו / או SNR אצל המקלט.
לסיכום, על המגבר האופטי האידיאלי לתמוך בפעולה רב-ערוצית לאורך פס אורך גל רחב ככל האפשר, לספק רווח שטוח על פני טווח רווח דינאמי גדול, להיות בעל עוצמת פלט רוויה גבוהה, רעש נמוך ודיכוי חולף יעיל. יש להשיג תכונות אלה תוך שמירה על צריכת חשמל נמוכה, גודל קטן ועלות נמוכה. למרבה המזל, טכנולוגיית EDFA התקדמה עד לנקודה בה ניתן לספק רבות מהתכונות הללו בו זמנית. עכשיו אתה יודע, המגבר האופטי האידיאלי הוא מגבר EDFA.
