1. 분류F이버Amplifiers
광학 증폭기에는 세 가지 주요 유형이 있습니다.
(1) 반도체 광학 증폭기 (SOA, 반도체 광학 증폭기);
(2) 희토류 원소 (Erbium ER, Thulium TM, Praseodymium PR, Rubidium ND 등), 주로 Erbium-Doped Fiber Amplifier (주로 Erbium-Doped Fiber Amplifier)로 도핑 된 광섬유 증폭기 (EDFA), 흉골 도핑 된 섬유 증폭기 (TDFA) 및 Praseodymium- 도핑 된 섬유 증폭기 (PDFA) 등
(3) 비선형 섬유 증폭기, 주로 섬유 라만 증폭기 (FRA, 섬유 라만 증폭기). 이 광학 증폭기의 주요 성능 비교는 테이블에 표시됩니다.
EDFA (Erbium 도핑 된 섬유 증폭기)
멀티 레벨 레이저 시스템은 희토류 요소 (예 : ND, ER, PR, TM 등)와 함께 석영 섬유를 도핑하여 형성 될 수 있으며 입력 신호 표시등은 펌프 표시등의 동작 하에서 직접 증폭됩니다. 적절한 피드백을 제공 한 후, 섬유 레이저가 형성됩니다. ND- 도핑 된 섬유 증폭기의 작업 파장은 1060nm 및 1330nm이며, 광섬유 통신의 최고의 싱크 포트 및 기타 이유와의 편차로 인해 개발 및 응용이 제한됩니다. EDFA 및 PDFA의 작동 파장은 각각 최저 손실 (1550nm) 및 제로 분산 파장 (1300nm)의 광섬유 통신 창에 각각이며, TDFA는 광섬유 통신 시스템 애플리케이션에 매우 적합한 S- 대역에서 작동합니다. 특히 가장 빠른 발전 인 EDFA는 실용적이었습니다.
그만큼PEDFA의 Rinciple
EDFA의 기본 구조는 주로 활성 매체 (3-5 미크론의 코어 직경 및 도핑 농도의 (25-100) x10-6), 펌프 광원 (990 또는 1480nm ld), 광학 분리기로 구성된 활성 매체 (수십 미터 길이 약 Erbium-doped 실리카 섬유로 구성됩니다. 신호광 및 펌프 라이트는 Erbium Fiber의 동일한 방향 (코드 펌핑), 반대 방향 (역 펌핑) 또는 양방향 (양방향 펌핑)으로 전파 될 수 있습니다. 신호등과 펌프 라이트가 동시에 에르 비움 섬유에 주입 될 때, 에르 비움 이온은 펌프 광선의 작용하에 높은 에너지 레벨로 흥분되고 (그림 1 (b), 3 레벨 시스템), 입사 신호 광의 작용 하에서 접지 상태로 돌아갈 때 펌프 라이트 (그림 1 (b), 3 단계 시스템의 작용에 따라 유단성 에너지 수준으로 빠르게 부패하여 신호가 방출되어 신호가 좁아지게됩니다. 그림 1 (c)는 각각 1530nm 및 1550nm에 해당하는 큰 대역폭 (최대 20-40nm)과 2 개의 피크를 갖는 증폭 된 자발 방출 (ASE) 스펙트럼입니다.
EDFA의 주요 장점은 높은 게인, 대역폭, 높은 출력 전력, 높은 펌프 효율, 낮은 삽입 손실 및 편광 상태에 대한 무감각입니다.
2. 광섬유 광 증폭기 문제
광학 증폭기 (특히 EDFA)에는 많은 뛰어난 장점이 있지만 이상적인 증폭기는 아닙니다. 신호의 SNR을 줄이는 추가 노이즈 외에도 다음과 같은 다른 단점이 있습니다.
- 증폭기 대역폭 내에서 게인 스펙트럼의 불균일은 다 채널 증폭 성능에 영향을 미칩니다.
- 광학 증폭기가 계단식으로 표시되면 ASE 노이즈, 섬유 분산 및 비선형 효과의 효과가 축적됩니다.
이러한 문제는 응용 프로그램 및 시스템 설계에서 고려해야합니다.
3. 광섬유 통신 시스템에서 광학 증폭기의 적용
광섬유 통신 시스템에서섬유 광학 증폭기송신기의 전력 부스트 증폭기로서 전송 전력을 높이기 위해 송신기의 전력 부스트 증폭기뿐만 아니라 수신기의 프리 앰프로 수신 감도를 향상시키고 전통적인 광 전기 광학 반복 리피터를 대체하여 전송 거리를 확장하고 모든 광학 통신을 실현할 수 있습니다.
광섬유 통신 시스템에서 전송 거리를 제한하는 주요 요인은 광섬유의 손실 및 분산입니다. 좁은 스펙트럼 광원을 사용하거나 제로 분산 파장 근처에서 작동하면 섬유 분산의 영향은 작습니다. 이 시스템은 각 릴레이 스테이션에서 완전한 신호 타이밍 재생 (3R 릴레이)을 수행 할 필요가 없습니다. 광학 증폭기 (1R 릴레이)로 광 신호를 직접 증폭시키는 것이 충분합니다. 광학 증폭기는 장거리 트렁크 시스템뿐만 아니라 광섬유 분배 네트워크, 특히 WDM 시스템에서도 여러 채널을 동시에 증폭시킬 수 있습니다.
1) 트렁크 광섬유 통신 시스템에서 광학 증폭기의 적용
그림 2는 트렁크 광섬유 통신 시스템에서 광학 증폭기의 적용에 대한 개략도입니다. (a) 그림은 광학 증폭기가 송신기의 전력 부스트 증폭기 및 수신기의 프리 앰프로 사용되어 비 릴레이 거리가 두 배가되도록한다는 것을 보여줍니다. 예를 들어, 시스템 전송 인 EDFA를 채택합니다 1.8GB/s의 거리는 120km에서 250km로 증가하거나 심지어 400km에 도달합니다. 도 2 (b)-(d)는 다중 릴레이 시스템에서 광학 증폭기의 적용이다. 그림 (b)는 기존의 3R 릴레이 모드입니다. 그림 (c)는 3R 리피터 및 광학 증폭기의 혼합 릴레이 모드입니다. 그림 2 (d) 모든 광학 릴레이 모드입니다. 모든 광학 통신 시스템에서는 타이밍 및 재생 회로가 포함되지 않으므로 비트 트랜스 펜트이며 "전자 병 휘 스커"제한이 없습니다. 양쪽 끝에서 전송 및 수신 장비가 교체되는 한, 낮은 속도에서 높은 속도로 쉽게 업그레이드 할 수 있으며 광학 앰프를 교체 할 필요가 없습니다.
2) 광섬유 분배 네트워크에서 광학 증폭기의 적용
광학 증폭기 (특히 EDFA)의 고출력 출력 장점은 광대역 분배 네트워크 (예 :catv네트워크). 기존 CATV 네트워크는 동축 케이블을 채택하며, 수백 미터마다 증폭되어야하며 네트워크의 서비스 반경은 약 7km입니다. 광학 증폭기를 사용한 광섬유 CATV 네트워크는 분산 사용자의 수를 크게 증가시킬뿐만 아니라 네트워크 경로를 크게 확장 할 수 있습니다. 최근 개발에 따르면 광섬유/하이브리드 (HFC)의 분포는 둘 다의 강점을 끌어 내고 경쟁력이 강한 것으로 나타났습니다.
그림 4는 35 개의 TV 채널의 AM-VSB 변조를위한 광섬유 분배 네트워크의 예입니다. 송신기의 광원은 파장이 1550nm이고 출력 전력은 3.3dBm 인 DFB-LD입니다. 4 레벨 EDFA를 전력 분배 증폭기로 사용하면 입력 전력이 약 -6dBm이며 출력 전력은 약 13dBm입니다. 광학 수신기 감도 -9.2d bm. 4 단계의 배포 후, 총 사용자 수는 420 만 명에 이르렀으며 네트워크 경로는 수십 킬로미터 이상입니다. 테스트의 가중 신호 대 잡음비는 45dB보다 높았으며 EDFA는 CSO의 감소를 유발하지 않았습니다.
후 시간 : 4 월 23-2023