1. TasnifiFiberAkuchaytirgichlar
Optik kuchaytirgichlarning uchta asosiy turi mavjud:
(1) Yarimo'tkazgichli optik kuchaytirgich (SOA, Yarimo'tkazgichli optik kuchaytirgich);
(2) Noyob yer elementlari (erbiy Er, tuliy Tm, praseodimiy Pr, rubidiy Nd va boshqalar) bilan lehimlangan optik tolali kuchaytirgichlar, asosan erbiy bilan lehimlangan tolali kuchaytirgichlar (EDFA), shuningdek, tuliy bilan lehimlangan tolali kuchaytirgichlar (TDFA) va praseodimiy bilan lehimlangan tolali kuchaytirgichlar (PDFA) va boshqalar.
(3) Nochiziqli tolali kuchaytirgichlar, asosan tolali Raman kuchaytirgichlari (FRA, tolali Raman kuchaytirgichi). Ushbu optik kuchaytirgichlarning asosiy ishlash taqqoslashlari jadvalda ko'rsatilgan.
EDFA (Erbium bilan qoplangan tolali kuchaytirgich)
Kvarts tolasini noyob yer elementlari (masalan, Nd, Er, Pr, Tm va boshqalar) bilan qo'shib, ko'p darajali lazer tizimini yaratish mumkin va kirish signali nuri nasos nuri ta'sirida to'g'ridan-to'g'ri kuchaytiriladi. Tegishli teskari aloqani ta'minlagandan so'ng, tolali lazer hosil bo'ladi. Nd bilan qo'shilgan tolali kuchaytirgichning ishchi to'lqin uzunligi 1060 nm va 1330 nm ni tashkil qiladi va uning rivojlanishi va qo'llanilishi optik tolali aloqaning eng yaxshi cho'kish portidan chetga chiqish va boshqa sabablarga ko'ra cheklangan. EDFA va PDFA ning ishchi to'lqin uzunliklari mos ravishda optik tolali aloqaning eng past yo'qotish (1550 nm) va nol dispersiya to'lqin uzunligi (1300 nm) oralig'ida va TDFA optik tolali aloqa tizimi ilovalari uchun juda mos bo'lgan S-diapazonida ishlaydi. Ayniqsa, eng tez rivojlangan EDFA amaliy bo'ldi.
ThePEDFA tamoyili
EDFA ning asosiy tuzilishi 1(a)-rasmda ko'rsatilgan bo'lib, u asosan faol muhitdan (taxminan o'nlab metr uzunlikdagi, yadro diametri 3-5 mikron va qo'shimcha konsentratsiyasi (25-1000)x10-6) bo'lgan erbiy bilan qo'shilgan kremniy tolasi, nasos yorug'lik manbai (990 yoki 1480nm LD), optik ulagich va optik izolyatordan iborat. Signal chiroq va nasos chiroqlari erbiy tolada bir xil yo'nalishda (ko-yo'nalishli nasos), qarama-qarshi yo'nalishda (teskari nasos) yoki ikkala yo'nalishda (ikki tomonlama nasos) tarqalishi mumkin. Signal chiroq va nasos chiroqlari erbiy tolaga bir vaqtning o'zida yuborilganda, erbiy ionlari nasos chiroqlari ta'sirida yuqori energiya darajasiga qadar qo'zg'aladi (1(b-rasm, uch darajali tizim) va tezda metastabil energiya darajasiga parchalanadi, tushgan signal chiroqlari ta'sirida asosiy holatga qaytganda, u signal chiroqlariga mos keladigan fotonlarni chiqaradi, shunda signal kuchaytiriladi. 1-rasm (c) - bu uning katta o'tkazish qobiliyatiga (20-40 nm gacha) va mos ravishda 1530 nm va 1550 nm ga mos keladigan ikkita cho'qqiga ega bo'lgan kuchaytirilgan spontan emissiya (ASE) spektri.
EDFA ning asosiy afzalliklari yuqori daromad, katta o'tkazish qobiliyati, yuqori chiqish quvvati, yuqori nasos samaradorligi, past qo'shish yo'qotilishi va qutblanish holatiga befarqlikdir.
2. Optik tolali kuchaytirgichlar bilan bog'liq muammolar
Optik kuchaytirgich (ayniqsa EDFA) ko'plab ajoyib afzalliklarga ega bo'lsa-da, u ideal kuchaytirgich emas. Signalning SNR ni kamaytiradigan qo'shimcha shovqindan tashqari, boshqa ba'zi kamchiliklar ham mavjud, masalan:
- Kuchaytirgichning o'tkazish qobiliyati ichida kuchaytirish spektrining notekisligi ko'p kanalli kuchaytirish samaradorligiga ta'sir qiladi;
- Optik kuchaytirgichlar kaskadlanganda, ASE shovqini, tola dispersiyasi va chiziqli bo'lmagan effektlar to'planadi.
Ushbu masalalar dastur va tizimni loyihalashda hisobga olinishi kerak.
3. Optik tolali aloqa tizimida optik kuchaytirgichni qo'llash
Optik tolali aloqa tizimida,Optik tolali kuchaytirgichnafaqat uzatish quvvatini oshirish uchun uzatgichning quvvat kuchaytirgichi sifatida, balki qabul qilish sezgirligini yaxshilash uchun qabul qilgichning oldindan kuchaytirgichi sifatida ham foydalanish mumkin, shuningdek, uzatish masofasini uzaytirish va to'liq optik aloqani amalga oshirish uchun an'anaviy optik-elektr-optik takrorlagichni almashtirishi mumkin.
Optik tolali aloqa tizimlarida uzatish masofasini cheklovchi asosiy omillar optik tolaning yo'qolishi va tarqalishidir. Tor spektrli yorug'lik manbasidan foydalanish yoki nol dispersiyali to'lqin uzunligi yaqinida ishlash orqali tola dispersiyasining ta'siri kichik. Ushbu tizim har bir rele stansiyasida signal vaqtini to'liq qayta tiklashni (3R rele) amalga oshirishi shart emas. Optik signalni optik kuchaytirgich (1R rele) bilan to'g'ridan-to'g'ri kuchaytirish kifoya. Optik kuchaytirgichlar nafaqat uzoq masofali magistral tizimlarida, balki optik tolali tarqatish tarmoqlarida, ayniqsa WDM tizimlarida bir vaqtning o'zida bir nechta kanallarni kuchaytirish uchun ham ishlatilishi mumkin.
1) Magistral optik tolali aloqa tizimlarida optik kuchaytirgichlarni qo'llash
2-rasmda magistral optik tolali aloqa tizimida optik kuchaytirgichni qo'llashning sxematik diagrammasi keltirilgan. (a) rasmda optik kuchaytirgich uzatgichning quvvat kuchaytirgichi va qabul qilgichning oldindan kuchaytirgichi sifatida ishlatilishi ko'rsatilgan, shunda rele bo'lmagan masofa ikki baravar oshiriladi. Masalan, EDFA ni qo'llash orqali tizim uzatish 1,8 Gb/s masofa 120 km dan 250 km gacha yoki hatto 400 km ga oshadi. 2-rasm (b)-(d) ko'p releli tizimlarda optik kuchaytirgichlarning qo'llanilishi; (b)-rasm an'anaviy 3R rele rejimi; (c)-rasm 3R takrorlagichlari va optik kuchaytirgichlarning aralash rele rejimi; 2-rasm (d) Bu to'liq optik rele rejimi; to'liq optik aloqa tizimida u vaqt va regeneratsiya sxemalarini o'z ichiga olmaydi, shuning uchun u bit-shaffof va "elektron shisha mo'ylovi" cheklovi yo'q. Ikkala uchidagi yuborish va qabul qilish uskunalari almashtirilgan ekan, past tezlikdan yuqori tezlikka o'tish oson va optik kuchaytirgichni almashtirish shart emas.
2) Optik tolali tarqatish tarmog'ida optik kuchaytirgichni qo'llash
Optik kuchaytirgichlarning (ayniqsa EDFA) yuqori quvvatli chiqish afzalliklari keng polosali tarqatish tarmoqlarida (masalan,CATVTarmoqlar). An'anaviy CATV tarmog'i har bir necha yuz metrda kuchaytirilishi kerak bo'lgan koaksial kabeldan foydalanadi va tarmoqning xizmat ko'rsatish radiusi taxminan 7 km ni tashkil qiladi. Optik kuchaytirgichlardan foydalanadigan optik tolali CATV tarmog'i nafaqat taqsimlangan foydalanuvchilar sonini sezilarli darajada oshirishi, balki tarmoq yo'lini ham sezilarli darajada kengaytirishi mumkin. So'nggi paytlarda erishilgan yutuqlar shuni ko'rsatdiki, optik tolali/gibrid (HFC) tarqatish ikkalasining ham kuchli tomonlarini o'ziga tortadi va kuchli raqobatbardoshlikka ega.
4-rasmda 35 ta televizor kanalini AM-VSB modulyatsiyasi uchun optik tolali tarqatish tarmog'ining namunasi keltirilgan. Transmitterning yorug'lik manbai DFB-LD bo'lib, to'lqin uzunligi 1550 nm va chiqish quvvati 3,3 dBm. Quvvat taqsimlash kuchaytirgichi sifatida 4 darajali EDFA dan foydalanilganda, uning kirish quvvati taxminan -6 dBm, chiqish quvvati esa taxminan 13 dBm. Optik qabul qilgichning sezgirligi -9,2 d Bm. 4 ta tarqatish darajasidan so'ng, foydalanuvchilar umumiy soni 4,2 millionga yetdi va tarmoq yo'li o'nlab kilometrlardan oshadi. Sinovning og'irlikdagi signal-shovqin nisbati 45 dB dan yuqori bo'ldi va EDFA CSO ning pasayishiga olib kelmadi.
Nashr vaqti: 2023-yil 23-aprel