השוואה בין סוגים שונים של מגברים אופטיים

השוואה בין סוגים שונים של מגברים אופטיים

מגבר אופטי הוא טכנולוגיה חשובה עבור רשתות תקשורת אופטית. ללא צורך קודם להמיר אותו אות חשמלי, מגברים אופטיים משמשים כיום במקום repeaters. כידוע, ישנם מספר סוגים של מגברים אופטיים. ביניהם, טכנולוגיות מגבר הראשי הם מגבר סיבים מסוממים (למשל EDFA), מגבר אופטיים מוליכים למחצה (SOA) ו מגבר ראמאן סיבים. היום, אנחנו הולכים ללמוד ולהשוות סוגים שונים של מגברים אופטיים במאמר זה.

לפני השוואה של סוגים שונים של מגברים אופטיים, בואו נסתכל מקרוב מגבר סיבים אופטיים. באופן כללי, מחזיר כולל מקלט ומשדר המשולב בחבילה אחת. המקלט ממיר את האנרגיה האופטית הנכנסת לאנרגיה חשמלית. הפלט החשמלי של המקלט מניע את הקלט החשמלי של המשדר. הפלט האופטי של המשדר מייצג גרסה מוגברת של אות הקלט האופטי בתוספת רעש. המפיצים אינם פועלים עבור רשתות סיבים אופטיים, שם משדרים רבים שולחים אותות למקבלים רבים בשיעורי סיביות שונים ובפורמטים שונים. עם זאת, שלא כמו מהדר, מגבר אופטי להגביר אות אופטי ישירות ללא שינוי אופטי חשמלי חשמלי. בנוסף, מגבר אופטי אידיאלי יכול לתמוך בפעולה רב ערוצית על פני רוחב רחב ככל האפשר, לספק רווח שטוח על טווח דינמי גדול, יש כוח פלט רווי גבוהה, רעש נמוך, ודיכוי זמני יעיל. מספר יתרונות של מגברים אופטיים כדלקמן:

• תמיכה בכל קצב סיביות בפורמט האות

• לתמוך באזור כולו של אורכי גל

• להגדיל את הקיבולת של סיבים אופטיים קישורים באמצעות WDM

• לספק את היכולת של כל רשתות אופטיות, לא רק נקודה לנקודה קישורים

אישור, לאחר הקדמה קצרה של מגברים אופטיים, אנו מתחילים באופן רשמי הנושא המרכזי של היום. כפי שאנו מדברים למעלה, ישנם שלושה סוגים עיקריים של טכנולוגיית מגבר של היום. לכל אחד מהם יש עקרון העבודה שלהם, תכונות ויישומים. נתאר אותם אחד אחד בפסקאות הבאות.

מגבר סיבים מסוממים (נציג טיפוסי: EDFA)
מגבר סיבים מסוממים ארביום (EDFA) הוא מגבר סיבים אופטיים הנפוץ ביותר, בעיקר עשוי סיבים מסוממים ארביום (EDF), מקור משאבת האור, מצמדים אופטיים, מבודדים אופטי, מסננים אופטיים ורכיבים אחרים. ביניהם, טומאה עקבות בצורת יון ארביום trivent מוכנס לתוך הליבה סיליקה של סיבים אופטיים כדי לשנות את תכונותיו האופטיות היתר הגברה האות.

עקרון עבודה
עקרון העבודה של EDFA הוא להשתמש במקורות אור משאבה, אשר לרוב יש אורך גל סביב 980 ננומטר ולפעמים סביב 1450 ננומטר, מרגש יונים ארביום (Er3 +) לתוך המדינה 4I13 / 2 (במקרה של 980 ננומטר שאיבה דרך 4I11 / 2), שממנו הם יכולים להגביר את האור באזור אורך גל 1.5 מיקרומטר דרך פליטה מגורה בחזרה סעפת המדינה 4I15 / 2.

יתרונות וחסרונות של EDFA
יתרונות

• EDFA יש ניצול כוח משאבה גבוהה (> 50%)

• באופן ישיר ובו זמנית להגביר את טווח אורך גל רחב (80nm) באזור 1550nm, עם רווח שטוח יחסית

• ניתן לשפר את השטיחות על ידי פילטרים אופטיים

• רווח של מעל 50 dB

• דמות רעש נמוכה המתאימה ליישומים ארוכים

חסרונות

• גודל EDFA אינו קטן

• זה לא יכול להיות משולב עם אחרים המוליכים למחצה deviecs

מוליך למחצה אופטי (SOA)
מגבר אופטי מוליך למחצה הוא סוג אחד של מגבר אופטי אשר להשתמש מוליך למחצה כדי לספק את המדיום רווח. יש להם מבנה דומה דיודות לייזר Fabry-Per אבל עם אלמנטים עיצוב השתקפות נגד בסוף פרצופים. שלא כמו מגברים אופטיים אחרים SOAs נשאבים אלקטרונית (כלומר ישירות דרך זרם להחיל), וכן לייזר משאבה נפרדת אינה נדרשת.

עקרון עבודה
1.Stimulated פליטה כדי להגביר אות אופטי.
אזור 2.Active של המוליכים למחצה.
3. הזרקה הנוכחית לשאוב אלקטרונים על רצועת ההולכה.
4. האות קלט מגרה את המעבר של electrons אל הלהקה valence לרכוש הגברה.

יתרונות וחסרונות של SOA
יתרונות

• מגבר האופטי מוליך למחצה הוא בגודל קטן ו נשאב חשמלית.

• זה יכול להיות פחות יקר מאשר EDFA והוא יכול להיות משולב עם לייזרים מוליכים למחצה, מאפננים, וכו '

• כל ארבעת סוגי פעולות לא ליניארי (אפס רווח צולבות, אפנון שלב הצלב, המרה אורך גל וארבעה ערבוב) יכול להיות conconducted.

• SOA ניתן להפעיל עם לייזר כוח נמוך. זה נובע מן nanosecond קצר או פחות חיי המדינה העליונה, כך רווח מגיב במהירות חילופי המשאבה או כוח האות ואת השינויים של רווח גם לגרום שינויים שלב אשר יכול לעוות את האותות.

חסרונות
הביצועים של SOA הוא עדיין לא להשוות עם EDFA. ה- SOA יש רעש גבוה יותר, רווח נמוך יותר, תלות קיטוב מתונה וחוסר ליניאריות גבוהה עם זמן חולף מהיר.

מגבר ראמאן סיבים (FRA)
סיבים מגבר ראמאן (FRA) הוא גם מגבר אופטי יחסית בוגרת. ב FRA, האות האופטי מוגבר עקב פיזור ראמאן מגורה (SRS). באופן כללי, FRA יכול מחולק סוג lumped קרא LRA ו מופץ סוג קרא DRA. התקשורת רווח סיבים של לשעבר הוא בדרך כלל בתוך 10 ק"מ. בנוסף, הוא דורש על כוח משאבה גבוהה יותר, בדרך כלל בכמה תריסר ווטס שיכול לייצר 40 dB או אפילו על פני רווחים. הוא משמש בעיקר כדי להגביר את הלהקה אות אופטי אשר EDFA לא יכול לספק. התקשורת רווח סיבים של DRA הוא בדרך כלל ארוך יותר מאשר LRA, בדרך כלל במשך עשרות קילומטרים בזמן כוח מקור המשאבה הוא עד מאות מגה וואט. הוא משמש בעיקר במערכת תקשורת DWDM, עזר EDFA כדי לשפר את הביצועים של המערכת, מעכבת אפקט לא לינארית, הפחתת שכיחות של עוצמת האות, שיפור יחס אות לרעש amplifing באינטרנט.

עקרון עבודה
העיקרון של FRA מבוסס על אפקט פיזור ראמאן המבוצע (SRS). המדיום רווח הוא סיב אופטי undoped. הכוח מועבר האות האופטי על ידי תהליך אופטי לא ליניארי המכונה אפקט ראמאן. פוטון תקרית מעורר את האלקטרון למצב הווירטואלי והפליטה הממריצה מתרחשת כאשר האלקטרון משחרר את המצב למצב רטט של מולקולת זכוכית. המשמרת סטוקס המקביל האנרגיה eigen של פונונית הוא כ 13.2 THZ עבור כל סיבים אופטיים.

יתרונות וחסרונות של FRA
יתרונות

• גל הגברה משתנה אפשרי

• תואם עם סיבים מותקנים SM

• ניתן להשתמש כדי להרחיב EDFAs

• יכול לגרום כוח ממוצע נמוך יותר על פני טווח, טוב crosstalk נמוך

• פעולה בפס רחב מאוד עשוי להיות אפשרי

חסרונות

• משאבת גבוהה דרישות כוח, משאבת גבוהה לייזרים כוח הגיעו רק לאחרונה

• נדרשת שליטה רווחית מתוחכמת

• רעש הוא גם בעיה

סיכום
לאחר שדיברנו על שלושת סוגי המגברים האופטיים, אנו מבצעים השוואה ביניהם כטבלה הבאה.