1. Dosbarthiad oFiberAchwyddyddion
Mae tri phrif fath o fwyhaduron optegol:
(1) Mwyhadur Optegol Lled-ddargludyddion (SOA, Mwyhadur Optegol Lled-ddargludyddion);
(2) Mwyhaduron ffibr optegol wedi'u dopio ag elfennau daear prin (erbium Er, thuliwm Tm, praseodymiwm Pr, rwbidiwm Nd, ac ati), yn bennaf mwyhaduron ffibr wedi'u dopio ag erbium (EDFA), yn ogystal â mwyhaduron ffibr wedi'u dopio â thuliwm (TDFA) a mwyhaduron ffibr wedi'u dopio â phraseodymiwm (PDFA), ac ati.
(3) Mwyhaduron ffibr anlinellol, yn bennaf mwyhaduron Raman ffibr (FRA, Mwyhadur Raman Ffibr). Dangosir prif gymhariaeth perfformiad yr fwyhaduron optegol hyn yn y tabl
EDFA (Mwyhadur Ffibr wedi'i Dopio ag Erbium)
Gellir ffurfio system laser aml-lefel trwy ddopio'r ffibr cwarts ag elfennau daear prin (megis Nd, Er, Pr, Tm, ac ati), ac mae golau'r signal mewnbwn yn cael ei fwyhau'n uniongyrchol o dan weithred y golau pwmp. Ar ôl darparu adborth priodol, mae laser ffibr yn cael ei ffurfio. Tonfedd weithredol yr amplifier ffibr wedi'i ddopio ag Nd yw 1060nm a 1330nm, ac mae ei ddatblygiad a'i gymhwysiad yn gyfyngedig oherwydd gwyriad o'r porthladd sinc gorau ar gyfer cyfathrebu ffibr optig a rhesymau eraill. Mae tonfeddi gweithredol EDFA a PDFA yn y ffenestr golled isaf (1550nm) a thonfedd gwasgariad sero (1300nm) o gyfathrebu ffibr optig yn y drefn honno, ac mae TDFA yn gweithredu yn y band-S, sy'n addas iawn ar gyfer cymwysiadau system gyfathrebu ffibr optig. Yn enwedig EDFA, y datblygiad cyflymaf, sydd wedi bod yn ymarferol.
YPegwyddor EDFA
Dangosir strwythur sylfaenol EDFA yn Ffigur 1(a), sy'n cynnwys yn bennaf gyfrwng gweithredol (ffibr silica wedi'i dopio ag erbium tua degau o fetrau o hyd, gyda diamedr craidd o 3-5 micron a chrynodiad dopio o (25-1000)x10-6), ffynhonnell golau pwmp (990 neu 1480nm LD), cyplydd optegol ac ynysydd optegol. Gall golau signal a golau pwmp ymledu i'r un cyfeiriad (pwmpio cyd-gyfeiriadol), cyfeiriadau gyferbyn (pwmpio gwrthdro) neu'r ddau gyfeiriad (pwmpio deugyfeiriadol) yn y ffibr erbium. Pan gaiff y golau signal a'r golau pwmp eu chwistrellu i'r ffibr erbium ar yr un pryd, mae'r ïonau erbium yn cael eu cyffroi i lefel ynni uchel o dan weithred y golau pwmp (Ffigur 1 (b), system tair lefel), ac yn dadfeilio'n gyflym i'r lefel ynni metasefydlog, pan fydd yn dychwelyd i'r cyflwr daear o dan weithred y golau signal digwyddiadol, mae'n allyrru ffotonau sy'n cyfateb i'r golau signal, fel bod y signal yn cael ei fwyhau. Ffigur 1 (c) yw ei sbectrwm allyriadau digymell wedi'i fwyhau (ASE) gyda lled band mawr (hyd at 20-40nm) a dau gopa sy'n cyfateb i 1530nm a 1550nm yn y drefn honno.
Prif fanteision EDFA yw enillion uchel, lled band mawr, pŵer allbwn uchel, effeithlonrwydd pwmp uchel, colled mewnosod isel, ac ansensitifrwydd i gyflwr polareiddio.
2. Problemau gydag Amplifiers Ffibr Optegol
Er bod gan y mwyhadur optegol (yn enwedig EDFA) lawer o fanteision rhagorol, nid yw'n fwyhadur delfrydol. Yn ogystal â'r sŵn ychwanegol sy'n lleihau SNR y signal, mae rhai diffygion eraill, megis:
- Mae anwastadrwydd y sbectrwm enillion o fewn lled band yr amplifier yn effeithio ar berfformiad ymhelaethu amlsianel;
- Pan fydd mwyhaduron optegol yn cael eu rhaeadru, bydd effeithiau sŵn ASE, gwasgariad ffibr ac effeithiau anlinellol yn cronni.
Rhaid ystyried y materion hyn wrth ddylunio cymwysiadau a systemau.
3. Cymhwyso Mwyhadur Optegol mewn System Gyfathrebu Ffibr Optegol
Yn y system gyfathrebu ffibr optegol, yMwyhadur Ffibr Optegolgellir ei ddefnyddio nid yn unig fel mwyhadur hwb pŵer y trosglwyddydd i gynyddu'r pŵer trosglwyddo, ond hefyd fel rhag-fwyhadur y derbynnydd i wella'r sensitifrwydd derbyn, a gall hefyd ddisodli'r ailadroddydd optegol-drydanol-optegol traddodiadol, i ymestyn y pellter trosglwyddo a gwireddu cyfathrebu holl-optegol.
Mewn systemau cyfathrebu ffibr optegol, y prif ffactorau sy'n cyfyngu ar y pellter trosglwyddo yw colli a gwasgariad y ffibr optegol. Gan ddefnyddio ffynhonnell golau sbectrwm cul, neu weithio ger y donfedd gwasgariad sero, mae dylanwad gwasgariad ffibr yn fach. Nid oes angen i'r system hon berfformio adfywio amseru signal cyflawn (rasgyfnewid 3R) ym mhob gorsaf rasgyfnewid. Mae'n ddigon i fwyhau'r signal optegol yn uniongyrchol gydag mwyhadur optegol (rasgyfnewid 1R). Gellir defnyddio mwyhaduron optegol nid yn unig mewn systemau boncyffion pellter hir ond hefyd mewn rhwydweithiau dosbarthu ffibr optegol, yn enwedig mewn systemau WDM, i fwyhau sianeli lluosog ar yr un pryd.
1) Cymhwyso Mwyhaduron Optegol mewn Systemau Cyfathrebu Ffibr Optegol Cefnffyrdd
Mae Ffig. 2 yn ddiagram sgematig o gymhwysiad yr mwyhadur optegol yn y system gyfathrebu ffibr optegol boncyff. (a) mae'r llun yn dangos bod yr mwyhadur optegol yn cael ei ddefnyddio fel mwyhadur hwb pŵer y trosglwyddydd a rhag-fwyhadur y derbynnydd fel bod y pellter di-relay yn cael ei ddyblu. Er enghraifft, gan fabwysiadu EDFA, mae trosglwyddiad y system Mae pellter o 1.8Gb/s yn cynyddu o 120km i 250km neu hyd yn oed yn cyrraedd 400km. Mae Ffigur 2 (b)-(d) yn dangos cymhwysiad mwyhaduron optegol mewn systemau aml-gyd-relay; Mae Ffigur (b) yn dangos y modd cyfnewid 3R traddodiadol; Mae Ffigur (c) yn dangos y modd cyfnewid cymysg o ailadroddwyr 3R a mwyhaduron optegol; Mae Ffigur 2 (d) yn fodd cyfnewid holl-optegol; mewn system gyfathrebu holl-optegol, nid yw'n cynnwys cylchedau amseru ac adfywio, felly mae'n dryloyw o ran bitiau, ac nid oes cyfyngiad "sbwriel potel electronig". Cyn belled â bod yr offer anfon a derbyn ar y ddau ben yn cael ei ddisodli, mae'n hawdd uwchraddio o gyfradd isel i gyfradd uchel, ac nid oes angen disodli'r mwyhadur optegol.
2) Cymhwyso Mwyhadur Optegol mewn Rhwydwaith Dosbarthu Ffibr Optegol
Mae manteision allbwn pŵer uchel mwyhaduron optegol (yn enwedig EDFA) yn ddefnyddiol iawn mewn rhwydweithiau dosbarthu band eang (megisCATVRhwydweithiau). Mae'r rhwydwaith CATV traddodiadol yn mabwysiadu cebl cyd-echelinol, y mae angen ei fwyhau bob cannoedd o fetrau, ac mae radiws gwasanaeth y rhwydwaith tua 7km. Gall y rhwydwaith CATV ffibr optegol sy'n defnyddio mwyhaduron optegol nid yn unig gynyddu nifer y defnyddwyr dosbarthedig yn fawr, ond hefyd ehangu llwybr y rhwydwaith yn fawr. Mae datblygiadau diweddar wedi dangos bod dosbarthiad ffibr optegol/hybrid (HFC) yn tynnu cryfderau'r ddau ac mae ganddo gystadleurwydd cryf.
Mae Ffigur 4 yn enghraifft o rwydwaith dosbarthu ffibr optegol ar gyfer modiwleiddio AM-VSB o 35 sianel deledu. Ffynhonnell golau'r trosglwyddydd yw DFB-LD gyda thonfedd o 1550nm a phŵer allbwn o 3.3dBm. Gan ddefnyddio EDFA 4-lefel fel mwyhadur dosbarthu pŵer, mae ei bŵer mewnbwn tua -6dBm, a'i bŵer allbwn tua 13dBm. Sensitifrwydd derbynnydd optegol -9.2d Bm. Ar ôl 4 lefel o ddosbarthu, mae cyfanswm y defnyddwyr wedi cyrraedd 4.2 miliwn, ac mae llwybr y rhwydwaith yn fwy na degau o gilometrau. Roedd y gymhareb signal-i-sŵn pwysol yn y prawf yn fwy na 45dB, ac ni achosodd EDFA ostyngiad yn y CSO.
Amser postio: 23 Ebrill 2023