Оптичні підсилювачі - Студопедія

Спочатку посилення сигналів застосовувалися електронні підсилювачі, навіщо доводилося переводити оптичний сигнал з допомогою опто-електронного перетворювача (ОЭП) в електронну форму, посилювати сигнал і потім знову з допомогою електронно-оптичного перетворювача (ЭОП) перетворювати на оптичні сигнали. Система була громіздкою, але терпимою, поки у вікні прозорості використовувалася лише одна хвиля. З появою хвильового ущільнення, коли в одному вікні прозорості передається кілька хвиль, виникла гостра необхідність розробки підсилювача, який одночасно посилював би всі сигнали в даному вікні прозорості без складного багатоступеневого перетворення і посилення кожної хвилі окремо. Такими були оптичні підсилювачі, які безпосередньо посилюють оптичні сигнали.

На даний момент існує кілька типів оптичних підсилювачів: 1) Напівпровідникові лазерні підсилювачі (ППУ)

ППУ – це сутнісно лазер з антивідбиваючими стінками (рис.7.1). Він має ряд

недоліків: малі розміри (1 мкм), великий діаметр пучка (9 мкм), низький ккд, чутливий до поляризації. ППУ зазвичай застосовується після розгалужувача для компенсації зменшення потужності

посилення

Рис.7.1. Схема напівпровідникового лазерного підсилювача

2) Підсилювачі Фабрі - Перо.

Підсилювач Фабрі-Перо схожий на ППУ, але має плоский резонатор із дзеркальними стінками на виході. Коефіцієнт посилення 25 – 45 дБ. У цього підсилювача дуже вузька смуга посилення (1.5 ГГц), але легко перебудовується у смузі 800 ГГц (рис.7.2). Підсилювач Фабрі-Перо - ідеальний демультіплексор. Підсилює лише одну частоту, на яку налаштовано.

вікні

Мал. 7.2. Смуга роботи підсилювача Фабрі-Перо

3) Підсилювачі надомішковому волокні EDFA

Підсилювачі EDFA (Erbium drop fiber amplifier) ​​є легованим рідкоземельним елементом волокном з великою нелінійністю (з невеликим діаметром серцевини). Зазвичай виконується як кільця (кілька метрів) волокна (рис.7.3). Серцевина волокна легована ербієм для хвилі у вікні 1.55 мкм або неодимом (у вікні 1.3 мкм). EDFA посилює всі сигнали у вікні.

Діаметр серцевини близько 2 мкм (для посилення нелінійності), згасання 10 дБ/км, рівень шумів 3-5 дБ, коефіцієнт посилення 30-40 дБ, потужність до 500мВт

посилення

Рис.7.3. Ербієвий підсилювач.

Оптичні підсилювачі тільки посилюють сигнал разом із усіма його спотвореннями, але не регенерують його. На довжині регенераційної ділянки зазвичай встановлюють трохи більше 5-6 підсилювачів EDFA. На лінії перед та після підсилювача встановлюються оптичні ізолятори для запобігання попаданню накачування та відбитих хвиль у лінію. EDFA посилює всі сигнали у вікні 1528-1560 нм. Накачування може бути зі-і протиспрямованою. У разі посилення зростає на 2 дБ, а шум – на 1 дБ.

Існує два типи підсилювачів EDFA - на ербієво-кремнієвому та фтор-цирконатному волокнах. Підсилювач на кремнієвій основі дешевше і має великий коефіцієнт посилення, але характеристика посилення нерівномірна (рис.7.4). Підсилювач на цирконатній основі має прямолінійну характеристику посилення на будь-якій довжині хвилі, але коефіцієнт посилення менший (рис. 7.4). Як правило, використовують два каскади посилення. Ербієві підсилювачі EDFA зараз є найпоширенішими підсилювачами на лініях зв'язку.

оптичні

Мал. 7.4. Графік посилення різних типів підсилювачів EFDA

4) Підсилювачі на Брюлієнівському розсіюванні

У брюлієновському підсилювачі використовуються нелінійніявища, що відбуваються при Брюлієновському розсіювання. При розсіянні на решітці, що коливаються, енергія накачування на частоті f1 переходить в енергію на частоті f2 . Цей тип підсилювачів характеризує досить тонкий діапазон частот посилення, ширина лінії близько 1.5 ГГц, потужність 10 мВт.

5) Раманівські підсилювачі

Раманівські підсилювачі ґрунтуються на використанні явища Раманівського розсіювання.

Їх відрізняє дуже велика ширина смуги посилення - понад 10 ТГц, при цьому підсилювач може бути розподіленим по довжині легованого волокна (довжиною сотні км) і посилювати багато хвиль відразу. Декілька генераторів накачування можуть встановлюються в одному місці, наприклад, на станції, і підключена лінія може служити одночасно і напрямним середовищем і підсилювачем. Потужність до 1 Вт. Раманівські підсилювачі набувають все більшого поширення.

Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком:

Вимкніть adBlock! і оновіть сторінку (F5)дуже потрібно