При слишком большом расстоянии передачи (более 100 км) оптический сигнал сильно теряется. В прошлом для усиления оптического сигнала обычно использовали оптические ретрансляторы. Однако такое оборудование имело определенные ограничения в практическом применении. Его заменили волоконно-оптические усилители. Принцип работы волоконно-оптического усилителя показан на рисунке ниже. Он позволяет напрямую усиливать оптический сигнал без процесса оптико-электрического преобразования.
Как работает волоконно-оптический усилитель?
При слишком большом расстоянии передачи (более 100 км) оптический сигнал сильно теряется. В прошлом для усиления оптического сигнала обычно использовали оптические ретрансляторы. Однако такое оборудование имело определенные ограничения в практическом применении. Его заменили волоконно-оптические усилители. Принцип работы волоконно-оптического усилителя показан на рисунке ниже. Он позволяет напрямую усиливать оптический сигнал без процесса оптико-электрического преобразования.
Какие существуют типы волоконных усилителей?
1. Волоконный усилитель, легированный эрбием (EDFA)
Усилитель на основе легированного эрбием волокна (EDFA) в основном состоит из легированного эрбием волокна, источника накачки, оптического соединителя, оптического изолятора и оптического фильтра. Среди них легированное эрбием волокно является важной частью системы усиления оптического сигнала и в основном используется для усиления оптического сигнала в диапазоне 1550 нм. Поэтому усилитель на основе легированного эрбием волокна (EDFA) лучше всего работает в диапазоне длин волн от 1530 нм до 1565 нм.
Aпреимущество:
Максимально высокая эффективность использования мощности насоса (более 50%).
Он может напрямую и одновременно усиливать оптический сигнал в диапазоне 1550 нм.
Усиление более 50 дБ
Низкий уровень шума при передаче на большие расстояния
недостаток
Усилитель на основе легированного эрбием волокна (EDFA) имеет большие размеры.
Данное оборудование не может работать в сочетании с другим полупроводниковым оборудованием.
2. Рамановский усилитель
Рамановский усилитель — единственное устройство, способное усиливать оптические сигналы в диапазоне 1292–1660 нм. Принцип его работы основан на эффекте стимулированного рамановского рассеяния в кварцевом волокне. Как показано на рисунке ниже, когда накачивающий свет проходит через оптическое волокно, слабый световой сигнал в полосе пропускания усиления Манна и сильная волна накачки одновременно передаются по оптическому волокну, слабый световой сигнал усиливается за счет эффекта рамановского рассеяния.
Aпреимущество:
Широкий спектр применимых диапазонов
Может использоваться в системах с установленными одномодовыми волоконно-оптическими кабелями.
Может компенсировать недостатки волоконно-оптического усилителя с примесью эрбия (EDFA).
Низкое энергопотребление, низкий уровень перекрестных помех
Недостаток:
Высокая мощность насоса
Сложная система регулировки усиления
Шумный
3. Полупроводниковый оптоволоконный усилитель (SOA)
В полупроводниковых оптоволоконных усилителях (SOA) в качестве усиливающей среды используются полупроводниковые материалы, а их входной и выходной оптические сигналы имеют антиотражающие покрытия, предотвращающие отражение на торцевой поверхности усилителя и устраняющие эффект резонатора.
Aпреимущество:
небольшой объем
Низкая выходная мощность
Полоса пропускания усиления невелика, но её можно использовать во многих различных диапазонах.
Он дешевле, чем волоконный усилитель с примесью эрбия (EDFA), и может использоваться с полупроводниковым оборудованием.
Возможно выполнение четырех нелинейных операций: кросс-модуляции усиления, кросс-фазовой модуляции, преобразования длины волны и четырехволнового смешения.
Недостаток:
Его характеристики не так высоки, как у волоконного усилителя, легированного эрбием (EDFA).
Высокий уровень шума и низкое усиление
Дата публикации: 17 сентября 2021 г.