1. KlassifikasiýaFiberAgüýçlendirijiler
Optiki güýçlendirijileriň üç esasy görnüşi bar:
(1) Ýarymgeçirijili optiki güýçlendiriji (SOA, Ýarymgeçirijili optiki güýçlendiriji);
(2) Seýrek toprak elementleri (erbiý Er, tuliý Tm, praseodim Pr, rubidiý Nd we ş.m.) bilen lehimlenen optiki süýümli güýçlendirijiler, esasan erbiý bilen lehimlenen süýümli güýçlendirijiler (EDFA), şeýle hem tuliý bilen lehimlenen süýüm güýçlendirijileri (TDFA) we praseodimý bilen lehimlenen süýüm güýçlendirijileri (PDFA) we ş.m.
(3) Syzyksyz süýümli güýçlendirijiler, esasan süýümli Raman güýçlendirijileri (FRA, süýümli Raman güýçlendirijisi). Bu optiki güýçlendirijileriň esasy iş görkezijileriniň deňeşdirmesi tablisada görkezilen.
EDFA (Erbium bilen goşundylanan süýüm güýçlendirijisi)
Kwars süýümini seýrek ýer elementleri (meselem, Nd, Er, Pr, Tm we ş.m.) bilen lehimlemek arkaly köp derejeli lazer ulgamyny döredip bolýar we giriş signalynyň çyrasy nasos çyrasynyň täsiri astynda gönüden-göni güýçlendirilýär. Degişli pikir alyşma berlenden soň, süýüm lazeri emele gelýär. Nd bilen lehimlenen süýüm güýçlendirijisiniň işçi tolkun uzynlygy 1060nm we 1330nm bolup, onuň ösüşi we ulanylyşy süýümli optiki aragatnaşygyň iň gowy siňiş portundan çykmak we başga sebäpler sebäpli çäklidir. EDFA we PDFA-nyň iş tolkun uzynlyklary degişlilikde süýümli aragatnaşygyň iň pes ýitgisi (1550nm) we nol dispersiýa tolkun uzynlygy (1300nm) aralygynda bolýar we TDFA optiki süýümli aragatnaşyk ulgamlary üçin örän amatly bolan S-diapazonynda işleýär. Esasanam iň çalt ösüş bolan EDFA amaly boldy.
ThePEDFA-nyň prinsipi
EDFA-nyň esasy gurluşy 1(a) suratda görkezilen, ol esasan işjeň gurşawdan (uzynlygy onlarça metre golaý, özeniniň diametri 3-5 mikron we goşulyş konsentrasiýasy (25-1000)x10-6) bolan erbiý bilen lehimlenen kremniý süýüminden, nasos yşyk çeşmesinden (990 ýa-da 1480nm LD), optiki birleşdirijiden we optiki izolýatordan ybarat. Signal yşyk we nasos yşyk erbiý süýüminde bir ugurda (bir ugurly nasos), ters ugurlarda (ters nasos) ýa-da iki ugurda (iki ugurly nasos) ýaýrap bilýär. Signal yşyk we nasos yşyk erbiý süýümine bir wagtda inýeksiýa edilende, erbiý ionlary nasos yşyklarynyň täsiri astynda ýokary energiýa derejesine çenli gyjyndyrylýar (1(b) surat, üç derejeli ulgam) we metastabil energiýa derejesine çalt çökýär, düşýän signal yşyklarynyň täsiri astynda esasy ýagdaýa gaýdyp gelende, signal yşyklaryna laýyk gelýän fotonlary çykarýar, şonuň üçin signal güýçlendirilýär. 1-nji surat (c) uly geçirijilik zolagy (20-40 nm çenli) we degişlilikde 1530 nm we 1550 nm-e laýyk gelýän iki depesi bolan güýçlendirilen öz-özünden şöhlelenme (ASE) spektrini görkezýär.
EDFA-nyň esasy artykmaçlyklary ýokary girdeji, uly geçirijilik ukyby, ýokary çykyş güýji, ýokary nasos netijeliligi, pes goýma ýitgisi we polýarizasiýa ýagdaýyna duýgurlyk dälligidir.
2. Optik süýümli güýçlendirijiler bilen bagly meseleler
Optiki güýçlendirijiniň (esasanam EDFA) köp sanly ajaýyp artykmaçlyklary bar bolsa-da, ol ideal güýçlendiriji däl. Signalyň SNR-ni azaldýan goşmaça şowhundan başga-da, käbir beýleki kemçilikler hem bar, mysal üçin:
- Güýçlendirijiniň geçirijilik zolagyndaky güýçlendirme spektriniň deň dälligi köp kanally güýçlendirme işine täsir edýär;
- Optiki güýçlendirijiler kaskadlaşdyrylanda, ASE şowhunynyň, süýüm dispersiýasynyň we çyzykly däl täsirleriň täsirleri toplanar.
Bu meseleler programma üpjünçiliginde we ulgam dizaýnynda göz öňünde tutulmalydyr.
3. Optiki süýümli aragatnaşyk ulgamynda optiki güýçlendirijiniň ulanylyşy
Optiki süýümli aragatnaşyk ulgamynda,Optik süýümli güýçlendirijidiňe bir geçirijiniň güýçlendiriji güýçlendirijisi hökmünde däl, eýsem kabul edijiniň duýujylygyny gowulandyrmak üçin öňünden güýçlendiriji hökmünde hem ulanylyp bilner, şeýle hem däp bolan optiki-elektriki-optiki gaýtalaýjysynyň ornuny tutup, geçirijilik aralygyny uzaltmak we doly optiki aragatnaşygy amala aşyrmak üçin ulanylyp bilner.
Optiki süýümli aragatnaşyk ulgamlarynda geçirijilik aralygyny çäklendirýän esasy faktorlar optik süýümiň ýitmegi we dispersiýasydyr. Dar spektrli ýagtylyk çeşmesini ulanmak ýa-da nol dispersiýa tolkun uzynlygyna golaý işlemek, süýümiň dispersiýasynyň täsiri azdyr. Bu ulgamyň her bir rele stansiýasynda signalyň doly wagt regenerasiýasyny (3R rele) ýerine ýetirmegi zerur däl. Optiki signaly optiki güýçlendiriji (1R rele) bilen gönüden-göni güýçlendirmek ýeterlikdir. Optiki güýçlendirijiler diňe uzak aralykly magistral ulgamlarynda däl, eýsem optiki süýümli paýlaýyş ulgamlarynda, esasanam WDM ulgamlarynda, bir wagtyň özünde birnäçe kanaly güýçlendirmek üçin ulanylyp bilner.
1) Magistral optiki süýümli aragatnaşyk ulgamlarynda optiki güýçlendirijileriň ulanylyşy
2-nji suratda optiki güýçlendirijiniň magistral optiki süýümli aragatnaşyk ulgamynda ulanylyşynyň shematiki diagrammasy görkezilen. (a) suratda optiki güýçlendirijiniň geçirijiniň güýçlendiriji güýçlendirijisi we kabul edijiniň öňünden güýçlendirijisi hökmünde ulanylýandygy görkezilýär, şonuň üçin rele däl aralyk iki esse artýar. Mysal üçin, EDFA-ny kabul etmek, ulgamyň geçirijisi 1.8Gb/s aralyk 120 km-den 250 km-e çenli artýar ýa-da hatda 400 km-e ýetýär. 2-nji surat (b)-(d) köp releli ulgamlarda optik güýçlendirijileriň ulanylyşy; (b) surat däp bolan 3R rele režimi; (c) surat 3R gaýtalaýjylarynyň we optik güýçlendirijileriň garyşyk rele režimi; 2-nji surat (d) Ol doly optik rele režimi; doly optik aragatnaşyk ulgamynda wagt we regenerasiýa zynjyrlaryny öz içine almaýar, şonuň üçin ol bit-şeffafdyr we "elektron çüýşe murty" çäklendirmesi ýok. Iki ujundaky iberiji we kabul ediji enjamlar çalşyrylan bolsa, pes tizlikden ýokary tizlige geçmek aňsat we optik güýçlendirijini çalşyrmagyň zerurlygy ýok.
2) Optiki süýümli paýlaýyş ulgamynda optiki güýçlendirijiniň ulanylyşy
Optiki güýçlendirijileriň (esasanam EDFA) ýokary kuwwatly çykyş artykmaçlyklary giň zolakly paýlaýyş ulgamlarynda (meselem,CATVTorlar). Adaty CATV ulgamy koaksial kabeli ulanýar, ony her birnäçe ýüz metrde güýçlendirmek gerek we ulgamyň hyzmat radiusy takmynan 7 km. Optiki güýçlendirijileri ulanýan optiki süýümli CATV ulgamy diňe bir paýlanan ulanyjylaryň sanyny ep-esli köpeltmän, eýsem ulgamyň ýoluny hem ep-esli giňeldip biler. Soňky ösüşler optiki süýümiň/gibridiň (HFC) paýlanyşynyň ikisiniň hem güýçli taraplaryny özüne çekýändigini we güýçli bäsdeşlige ukyplydygyny görkezdi.
4-nji suratda telewizoryň 35 kanalynyň AM-VSB modulýasiýasy üçin optiki süýümli paýlaýyş ulgamynyň mysaly görkezilen. Ötürijiniň ýagtylyk çeşmesi 1550nm tolkun uzynlygy we 3.3dBm çykyş güýji bolan DFB-LD. Güýç paýlaýyş güýçlendirijisi hökmünde 4 derejeli EDFA ulanylanda, onuň giriş güýji takmynan -6dBm, çykyş güýji bolsa takmynan 13dBm. Optiki kabul edijiniň duýgurlygy -9.2d Bm. Paýlaýyşyň 4 derejesinden soň, ulanyjylaryň umumy sany 4.2 milliona ýetdi we tor ýoly onlarça kilometrden gowrak. Synagyň agramly signal-şowhun gatnaşygy 45dB-den ýokary boldy we EDFA CSO-nyň azalmagyna sebäp bolmady.
Ýerleşdirilen wagty: 2023-nji ýylyň 23-nji apreli