1. TəsnifatıFiberAgücləndiricilər
Optik gücləndiricilərin üç əsas növü var:
(1) Yarımkeçirici Optik Gücləndirici (SOA, Yarımkeçirici Optik Gücləndirici);
(2) Nadir torpaq elementləri (erbium Er, tulium Tm, praseodymium Pr, rubidium Nd və s.) ilə aşqarlanmış optik lif gücləndiriciləri, əsasən erbiumla aşqarlanmış lif gücləndiriciləri (EDFA), eləcə də tuliumla zənginləşdirilmiş lif gücləndiriciləri (TDFA) və praseodimiumla zənginləşdirilmiş lif gücləndiriciləri (PDFA) və s.
(3) Qeyri-xətti lif gücləndiriciləri, əsasən lifli Raman gücləndiriciləri (FRA, Fiber Raman Gücləndiricisi). Bu optik gücləndiricilərin əsas performans müqayisəsi cədvəldə göstərilmişdir.
EDFA (Erbiumla Doplanmış Lif Gücləndiricisi)
Kvars lifini nadir torpaq elementləri (məsələn, Nd, Er, Pr, Tm və s.) ilə aşqarlamaqla çoxsəviyyəli lazer sistemi yaradıla bilər və giriş siqnal işığı nasos işığının təsiri altında birbaşa gücləndirilir. Müvafiq rəy təmin edildikdən sonra lif lazeri formalaşdırılır. Nd ilə aşqarlanmış lif gücləndiricisinin işçi dalğa uzunluğu 1060nm və 1330nm-dir və onun inkişafı və tətbiqi fiber optik rabitənin ən yaxşı batma limanından sapma və digər səbəblərə görə məhduddur. EDFA və PDFA-nın işləmə dalğa uzunluqları müvafiq olaraq optik lif rabitəsinin ən aşağı itkisi (1550nm) və sıfır dispersiya dalğa uzunluğu (1300nm) pəncərəsindədir və TDFA optik lif rabitə sistemi tətbiqləri üçün çox uyğun olan S-zolaqda işləyir. Xüsusilə ən sürətli inkişaf olan EDFA praktik olmuşdur.
ThePEDFA prinsipi
EDFA-nın əsas quruluşu Şəkil 1(a)-da göstərilmişdir ki, bu da əsasən aktiv mühitdən (təxminən on metr uzunluğunda, nüvəsinin diametri 3-5 mikron və aşqarlanma konsentrasiyası (25-1000)x10-6) olan erbiumla zənginləşdirilmiş silisium lifindən, nasos işıq mənbəyindən (990 və ya 1480nm LD), optik bağlayıcıdan və optik izolyatordan ibarətdir. Siqnal işığı və nasos işığı erbium lifində eyni istiqamətdə (ko-istiqamətli nasoslama), əks istiqamətlərdə (tərs nasoslama) və ya hər iki istiqamətdə (iki istiqamətli nasoslama) yayıla bilər. Siqnal işığı və nasos işığı eyni anda erbium lifinə yeridildikdə, erbium ionları nasos işığının təsiri altında yüksək enerji səviyyəsinə qədər həyəcanlanır (Şəkil 1(b), üç səviyyəli sistem) və tez metastabil enerji səviyyəsinə qədər parçalanır, düşən siqnal işığının təsiri altında əsas vəziyyətə qayıtdıqda, siqnal işığına uyğun fotonlar yayır və beləliklə siqnal gücləndirilir. Şəkil 1 (c), geniş bant genişliyinə (20-40 nm-ə qədər) və müvafiq olaraq 1530 nm və 1550 nm-ə uyğun iki pikə malik gücləndirilmiş spontan emissiya (ASE) spektrini göstərir.
EDFA-nın əsas üstünlükləri yüksək qazanc, böyük bant genişliyi, yüksək çıxış gücü, yüksək nasos səmərəliliyi, aşağı yerləşdirmə itkisi və polyarizasiya vəziyyətinə həssaslıqdır.
2. Fiber Optik Gücləndiricilərlə bağlı problemlər
Optik gücləndiricinin (xüsusən də EDFA) bir çox üstün üstünlükləri olsa da, ideal gücləndirici deyil. Siqnalın SNR-ni azaldan əlavə səs-küyə əlavə olaraq, bəzi digər çatışmazlıqlar da mövcuddur, məsələn:
- Gücləndiricinin bant genişliyi daxilində qazanc spektrinin qeyri-bərabər olması çoxkanallı gücləndirmə performansına təsir göstərir;
- Optik gücləndiricilər kaskadlaşdırıldıqda, ASE səs-küyü, lif dispersiyası və qeyri-xətti effektlərin təsirləri toplanacaq.
Bu məsələlər tətbiq və sistem dizaynında nəzərə alınmalıdır.
3. Optik Lif Rabitə Sistemində Optik Gücləndiricinin Tətbiqi
Optik lifli rabitə sistemində,Fiber Optik Gücləndiriciötürmə gücünü artırmaq üçün yalnız ötürücünün gücləndiricisi kimi deyil, həm də qəbuledicinin həssaslığını artırmaq üçün əvvəlcədən gücləndirici kimi istifadə edilə bilər və ötürmə məsafəsini uzatmaq və bütün optik rabitəni həyata keçirmək üçün ənənəvi optik-elektrik-optik təkrarlayıcını əvəz edə bilər.
Optik lifli rabitə sistemlərində ötürmə məsafəsini məhdudlaşdıran əsas amillər optik lifin itkisi və dispersiyasıdır. Dar spektrli işıq mənbəyindən istifadə edərkən və ya sıfır dispersiya dalğa uzunluğuna yaxın işləyərkən, lif dispersiyasının təsiri azdır. Bu sistemin hər bir rele stansiyasında tam siqnal vaxtlama regenerasiyası (3R rele) aparmasına ehtiyac yoxdur. Optik siqnalı optik gücləndirici (1R rele) ilə birbaşa gücləndirmək kifayətdir. Optik gücləndiricilər yalnız uzun məsafəli magistral sistemlərdə deyil, həm də optik lif paylama şəbəkələrində, xüsusən də WDM sistemlərində eyni vaxtda birdən çox kanalı gücləndirmək üçün istifadə edilə bilər.
1) Magistral Optik Lif Rabitə Sistemlərində Optik Gücləndiricilərin Tətbiqi
Şəkil 2, magistral optik lifli rabitə sistemində optik gücləndiricinin tətbiqinin sxematik diaqramını göstərir. (a) şəkildə optik gücləndiricinin ötürücünün gücləndiricisi və qəbuledicinin əvvəlcədən gücləndiricisi kimi istifadə edildiyi göstərilir ki, rele olmayan məsafə ikiqat artırılsın. Məsələn, EDFA-nı qəbul edərək sistem ötürməsi 1,8 Gb/s məsafə 120 km-dən 250 km-ə qədər artır və ya hətta 400 km-ə çatır. Şəkil 2 (b)-(d) çoxreleli sistemlərdə optik gücləndiricilərin tətbiqini göstərir; Şəkil (b) ənənəvi 3R rele rejimini göstərir; Şəkil (c) 3R təkrarlayıcılarının və optik gücləndiricilərin qarışıq rele rejimini göstərir; Şəkil 2 (d) Tamamilə optik rele rejimini təmsil edir; Tamamilə optik rabitə sistemində vaxtlama və regenerasiya dövrələri daxil deyil, buna görə də bit şəffafdır və "elektron şüşə bığ" məhdudiyyəti yoxdur. Hər iki ucundakı ötürmə və qəbuletmə avadanlığı dəyişdirildiyi müddətcə, aşağı sürətdən yüksək sürətə yüksəltmək asandır və optik gücləndiricinin dəyişdirilməsinə ehtiyac yoxdur.
2) Optik Lif Paylama Şəbəkəsində Optik Gücləndiricinin Tətbiqi
Optik gücləndiricilərin (xüsusən də EDFA) yüksək güc çıxış üstünlükləri genişzolaqlı paylama şəbəkələrində (məsələn,) çox faydalıdır.KATVŞəbəkələr). Ənənəvi CATV şəbəkəsi hər bir neçə yüz metrdən bir gücləndirilməli olan koaksial kabeldən istifadə edir və şəbəkənin xidmət radiusu təxminən 7 km-dir. Optik gücləndiricilərdən istifadə edən optik lifli CATV şəbəkəsi yalnız paylanmış istifadəçilərin sayını əhəmiyyətli dərəcədə artırmaqla yanaşı, həm də şəbəkə yolunu əhəmiyyətli dərəcədə genişləndirə bilər. Son inkişaflar göstərir ki, optik lif/hibridin (HFC) paylanması hər ikisinin güclü tərəflərini özündə cəmləşdirir və güclü rəqabət qabiliyyətinə malikdir.
Şəkil 4, 35 kanallı TV-nin AM-VSB modulyasiyası üçün optik lif paylama şəbəkəsinə nümunədir. Ötürücünün işıq mənbəyi 1550 nm dalğa uzunluğuna və 3.3dBm çıxış gücünə malik DFB-LD-dir. Güc paylama gücləndiricisi kimi 4 səviyyəli EDFA istifadə edildikdə, onun giriş gücü təxminən -6dBm, çıxış gücü isə təxminən 13dBm-dir. Optik qəbuledicinin həssaslığı -9.2d Bm. 4 paylama səviyyəsindən sonra istifadəçilərin ümumi sayı 4,2 milyona çatdı və şəbəkə yolu onlarla kilometrdən çoxdur. Testin çəkili siqnal-səs-küy nisbəti 45dB-dən çox idi və EDFA CSO-da azalmaya səbəb olmadı.
Yazı vaxtı: 23 aprel 2023