1. ангилалFiberAөсгөгч
Гурван төрлийн оптик өсгөгч байдаг.
(1) Хагас дамжуулагч оптик өсгөгч (SOA, хагас дамжуулагч оптик өсгөгч);
(2) Газрын ховор элемент (erbium Er, thulium Tm, praseodymium Pr, rubidium Nd гэх мэт) агуулсан оптик шилэн өсгөгч, гол төлөв эрби агуулсан шилэн өсгөгч (EDFA), түүнчлэн тулий агуулсан шилэн өсгөгч (TDFA) ба празеодим агуулсан шилэн өсгөгч (PDFA) гэх мэт.
(3) Шугаман бус шилэн өсгөгч, голчлон шилэн Raman өсгөгч (FRA, Fiber Raman Amplifier). Эдгээр оптик өсгөгчийн гүйцэтгэлийн үндсэн харьцуулалтыг хүснэгтэд үзүүлэв
EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier)
Кварцын утасыг газрын ховор элементээр (Nd, Er, Pr, Tm гэх мэт) баяжуулснаар олон түвшний лазерын системийг бий болгож, оролтын дохионы гэрлийг насосны гэрлийн нөлөөн дор шууд өсгөдөг. Тохиромжтой санал хүсэлтийг өгсний дараа шилэн лазер үүсдэг. Nd нэмэлттэй шилэн өсгөгчийн ажлын долгионы урт нь 1060 нм ба 1330 нм бөгөөд шилэн кабелийн холбооны хамгийн сайн угаалтуурын портоос хазайсан болон бусад шалтгааны улмаас түүний хөгжил, хэрэглээ хязгаарлагдмал байдаг. EDFA болон PDFA-ийн долгионы урт нь оптик шилэн холбооны хамгийн бага алдагдал (1550 нм) ба тэг тархалтын долгионы урт (1300 нм) цонхонд байгаа бөгөөд TDFA нь шилэн кабелийн холбооны системийн хэрэглээнд маш тохиромжтой S-band-д ажилладаг. . Ялангуяа хамгийн хурдацтай хөгжил болох EDFA нь практик болсон.
ThePEDFA-ийн зарчим
EDFA-ийн үндсэн бүтцийг Зураг 1(а)-д үзүүлэв. Энэ нь голчлон идэвхтэй орчин (эрбигээр баяжуулсан цахиурлаг эслэг, арав орчим метр урт, гол диаметр нь 3-5 микрон, допингийн агууламж (25)) юм. -1000)x10-6), насосны гэрлийн эх үүсвэр (990 эсвэл 1480нм LD), оптик холбогч ба оптик тусгаарлагч. Дохионы гэрэл ба шахуургын гэрэл нь эрбийн шилэнд нэг чиглэлд (хоёр чиглэлтэй шахах), эсрэг чиглэлд (урвуу шахах) эсвэл хоёр чиглэлд (хоёр чиглэлтэй шахах) тархаж болно. Дохионы гэрэл ба насосны гэрлийг erbium шилэнд нэгэн зэрэг шахах үед насосны гэрлийн нөлөөн дор эрбийн ионууд эрчим хүчний өндөр түвшинд өдөөгддөг (Зураг 1 (b), гурван түвшний систем), мөн метастабил энергийн түвшинд хурдан ялзарч, ослын дохионы гэрлийн нөлөөн дор үндсэн төлөвт буцаж ирэхэд дохионы гэрэлд тохирох фотоныг ялгаруулж, дохиог олшруулна. Зураг 1 (в) нь том зурвасын өргөнтэй (20-40 нм хүртэл) болон 1530 нм ба 1550 нм-т харгалзах хоёр оргил бүхий олшруулсан аяндаа ялгарах (ASE) спектр юм.
EDFA-ийн гол давуу тал нь өндөр ашиг, том зурвасын өргөн, өндөр гаралтын чадал, өндөр насосны үр ашиг, бага оруулга алдагдал, туйлшралын төлөвт мэдрэг чанар юм.
2. Шилэн оптик өсгөгчтэй холбоотой асуудлууд
Хэдийгээр оптик өсгөгч (ялангуяа EDFA) нь маш олон давуу талтай боловч энэ нь хамгийн тохиромжтой өсгөгч биш юм. Дохионы SNR-ийг бууруулдаг нэмэлт чимээ шуугианаас гадна бусад дутагдалтай талууд байдаг, тухайлбал:
- Өсгөгчийн зурвасын өргөн дэх хүртээмжийн спектрийн тэгш бус байдал нь олон сувгийн өсгөлтийн гүйцэтгэлд нөлөөлдөг;
- Оптик өсгөгчийг каскад болгох үед ASE дуу чимээ, шилэн тархалт, шугаман бус эффектүүдийн нөлөөлөл хуримтлагдана.
Эдгээр асуудлуудыг хэрэглээний болон системийн дизайнд авч үзэх ёстой.
3. Оптик шилэн холбооны системд оптик өсгөгчийн хэрэглээ
Шилэн кабелийн холбооны системдШилэн оптик өсгөгчДамжуулах хүчийг нэмэгдүүлэхийн тулд дамжуулагчийн хүчийг нэмэгдүүлэх өсгөгч төдийгүй хүлээн авагчийн мэдрэмжийг сайжруулахын тулд хүлээн авагчийн урьдчилсан өсгөгч болгон ашиглахаас гадна дамжуулалтыг сунгахын тулд уламжлалт оптик-цахилгаан-оптик давтагчийг сольж болно. зай, бүх оптик харилцаа холбоог хэрэгжүүлэх.
Оптик шилэн холбооны системд дамжуулах зайг хязгаарлаж буй гол хүчин зүйлүүд нь шилэн кабелийн алдагдал, тархалт юм. Нарийн спектрийн гэрлийн эх үүсвэрийг ашиглах эсвэл тэг тархалтын долгионы урттай ойролцоо ажиллах үед шилэн дисперсийн нөлөө бага байдаг. Энэ систем нь релений станц бүрт дохионы хугацааг бүрэн сэргээх (3R реле) хийх шаардлагагүй. Оптик дохиог оптик өсгөгчөөр (1R реле) шууд өсгөхөд хангалттай. Оптик өсгөгчийг зөвхөн холын зайн гол системд төдийгүй шилэн кабелийн түгээлтийн сүлжээнд, ялангуяа WDM системд олон сувгийг нэгэн зэрэг өсгөхийн тулд ашиглаж болно.
1) Оптик өсгөгчийг их биений шилэн кабелийн холбооны системд ашиглах
Зураг 2 нь их биений шилэн кабелийн холбооны системд оптик өсгөгчийн хэрэглээний бүдүүвч диаграмм юм. (a) зураг нь оптик өсгөгчийг дамжуулагчийн хүчийг нэмэгдүүлэх өсгөгч болон хүлээн авагчийн урьдчилсан өсгөгч болгон ашигладаг тул реле бус зай хоёр дахин нэмэгддэг болохыг харуулж байна. Жишээлбэл, системийн дамжуулалт болох EDFA-г ашиглах 1.8 Гб/с-ийн зай 120 км-ээс 250 км хүртэл нэмэгдэж, 400 км хүртэл нэмэгддэг. Зураг 2 (b)-(d) нь олон реле систем дэх оптик өсгөгчийн хэрэглээ; Зураг (б) нь уламжлалт 3R релений горим юм; Зураг (в) нь 3R давталт ба оптик өсгөгчийн холимог релений горим юм; Зураг 2 (г) Энэ нь бүх оптик реле горим юм; бүх оптик холбооны системд энэ нь цаг хугацаа, нөхөн сэргээх хэлхээг агуулдаггүй, тиймээс энэ нь тунгалаг бөгөөд "цахим лонхны сахал" хязгаарлалт байхгүй. Хоёр талын илгээх болон хүлээн авах төхөөрөмжийг сольсон л бол бага хурднаас өндөр хурд руу шилжихэд хялбар бөгөөд оптик өсгөгчийг солих шаардлагагүй болно.
2) Оптик шилэн түгээлтийн сүлжээнд оптик өсгөгчийн хэрэглээ
Оптик өсгөгчийн өндөр чадлын гаралтын давуу талууд (ялангуяа EDFA) нь өргөн зурвасын түгээлтийн сүлжээнд (жишээлбэл,CATVСүлжээ). Уламжлалт CATV сүлжээ нь коаксиаль кабелийг ашигладаг бөгөөд үүнийг хэдэн зуун метр тутамд нэмэгдүүлэх шаардлагатай байдаг бөгөөд сүлжээний үйлчилгээний радиус нь 7 км орчим байдаг. Оптик өсгөгч ашиглан шилэн кабелийн CATV сүлжээ нь тархсан хэрэглэгчдийн тоог ихээхэн нэмэгдүүлэхээс гадна сүлжээний замыг ихээхэн өргөжүүлж чадна. Сүүлийн үеийн хөгжил нь оптик шилэн / эрлийз (HFC) тархалт нь хоёулангийнх нь давуу талыг татаж, хүчтэй өрсөлдөх чадвартай болохыг харуулж байна.
Зураг 4 нь ТВ-ийн 35 сувгийн AM-VSB модуляцын оптик шилэн түгээлтийн сүлжээний жишээ юм. Дамжуулагчийн гэрлийн эх үүсвэр нь DFB-LD бөгөөд 1550нм долгионы урттай, 3.3дБм гаралтын чадалтай. 4 түвшний EDFA-г цахилгаан хуваарилах өсгөгч болгон ашигласнаар түүний оролтын чадал -6дБм, гаралтын чадал нь ойролцоогоор 13дБм байна. Оптик хүлээн авагчийн мэдрэмж -9.2d Bm. 4 түвшний түгээлтийн дараа нийт хэрэглэгчдийн тоо 4.2 саяд хүрч, сүлжээний зам нь арав гаруй километр болжээ. Туршилтын жигнэсэн дохио-дуу чимээний харьцаа 45дБ-ээс их байсан бөгөөд EDFA нь ИНБ-ын бууралтад хүргэсэнгүй.
Шуудангийн цаг: 2023 оны 4-р сарын 23