1. 분류F이버A증폭기
광 증폭기에는 세 가지 주요 유형이 있습니다.
(1) 반도체 광증폭기(SOA, 반도체 광증폭기);
(2) 희토류 원소(에르븀 Er, 툴륨 Tm, 프라세오디뮴 Pr, 루비듐 Nd 등)를 도핑한 광섬유 증폭기, 주로 에르븀 도핑 광섬유 증폭기(EDFA), 툴륨 첨가 광섬유 증폭기(TDFA) 및 프라세오디뮴 첨가 광섬유 증폭기(PDFA) 등
(3) 비선형 광섬유 증폭기, 주로 광섬유 라만 증폭기(FRA, Fiber Raman Amplifier).이 광 증폭기의 주요 성능 비교는 표에 나와 있습니다.
EDFA(에르븀 첨가 광섬유 증폭기)
석영 섬유에 희토류 원소(예: Nd, Er, Pr, Tm 등)를 도핑하여 다단계 레이저 시스템을 형성할 수 있으며, 입력 신호광은 펌프 광의 작용에 따라 직접 증폭됩니다.적절한 피드백을 제공한 후 파이버 레이저가 형성됩니다.Nd 도핑 광섬유 증폭기의 작동 파장은 1060nm와 1330nm이며 광섬유 통신의 최상의 싱크 포트와의 편차 및 기타 이유로 인해 개발 및 적용이 제한됩니다.EDFA와 PDFA의 작동 파장은 각각 광섬유 통신의 최저 손실(1550nm)과 제로 분산 파장(1300nm)의 창에 있으며, TDFA는 S-대역에서 작동하므로 광섬유 통신 시스템 응용에 매우 적합합니다. .특히 가장 빠르게 발전한 EDFA는 실용화됐다.
그만큼PEDFA의 원리
EDFA의 기본 구조는 그림 1(a)에 나와 있는데, 이는 주로 활성 매체(길이가 수십 미터에 달하는 에르븀 도핑된 실리카 섬유, 코어 직경이 3~5 마이크론, 도핑 농도가 25m)로 구성됩니다. -1000)x10-6), 펌프 광원(990 또는 1480nm LD), 광 커플러 및 광 아이솔레이터.신호광과 펌프광은 에르븀 섬유에서 같은 방향(동방향 펌핑), 반대 방향(역 펌핑) 또는 양방향(양방향 펌핑)으로 전파될 수 있습니다.에르븀 섬유에 신호광과 펌프광을 동시에 주입하면 펌프광의 작용에 따라 에르븀 이온이 높은 에너지 준위로 여기된다(그림 1(b), 3레벨 시스템), 준안정 에너지 준위로 빠르게 붕괴하고 입사 신호광의 작용으로 바닥 상태로 돌아갈 때 신호광에 해당하는 광자를 방출하여 신호가 증폭됩니다.그림 1(c)는 넓은 대역폭(최대 20~40nm)과 각각 1530nm 및 1550nm에 해당하는 두 개의 피크를 갖는 증폭 자연 방출(ASE) 스펙트럼입니다.
EDFA의 주요 장점은 높은 이득, 넓은 대역폭, 높은 출력 전력, 높은 펌프 효율, 낮은 삽입 손실 및 분극 상태에 대한 둔감함입니다.
2. 광섬유 증폭기의 문제점
광 증폭기(특히 EDFA)는 많은 뛰어난 장점을 가지고 있지만 이상적인 증폭기는 아닙니다.신호의 SNR을 감소시키는 추가 잡음 외에도 다음과 같은 몇 가지 다른 단점이 있습니다.
- 증폭기 대역폭 내 이득 스펙트럼의 불균일성은 다중 채널 증폭 성능에 영향을 미칩니다.
- 광 증폭기가 캐스케이드 연결되면 ASE 노이즈, 광섬유 분산 및 비선형 효과의 영향이 누적됩니다.
애플리케이션과 시스템 설계 시 이러한 문제를 고려해야 합니다.
3. 광섬유 통신 시스템에 광증폭기를 적용하는 방법
광섬유 통신 시스템에서는,광섬유 증폭기전송 전력을 높이기 위해 송신기의 전력 부스트 증폭기로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 수신 감도를 향상시키기 위해 수신기의 전치 증폭기로 사용할 수도 있으며 기존의 광-전기-광 중계기를 대체하여 전송을 확장할 수도 있습니다. 거리를 두고 전광 통신을 실현합니다.
광섬유 통신 시스템에서 전송거리를 제한하는 주요 요인은 광섬유의 손실과 분산이다.좁은 스펙트럼 광원을 사용하거나 제로 분산 파장 근처에서 작업하면 섬유 분산의 영향이 작습니다.이 시스템은 각 중계국에서 완전한 신호 타이밍 재생성(3R 릴레이)을 수행할 필요가 없습니다.광증폭기(1R릴레이)로 광신호를 직접 증폭하면 충분합니다.광 증폭기는 장거리 트렁크 시스템뿐만 아니라 광섬유 분배 네트워크, 특히 WDM 시스템에서도 여러 채널을 동시에 증폭하는 데 사용할 수 있습니다.
1) 간선 광섬유 통신 시스템에 광 증폭기 적용
도 2는 간선 광섬유 통신 시스템에 광증폭기를 적용한 개략도이다.(a) 그림은 광증폭기를 송신기의 전력 부스트 증폭기와 수신기의 전치 증폭기로 사용하여 비릴레이 거리를 두 배로 늘리는 것을 보여줍니다.예를 들어, 시스템 전송인 EDFA를 채택합니다. 1.8Gb/s의 거리가 120km에서 250km로 증가하거나 심지어 400km에 도달합니다.그림 2 (b)-(d)는 다중 릴레이 시스템에 광 증폭기를 적용한 예입니다.그림 (b)는 전통적인 3R 릴레이 모드입니다.그림 (c)는 3R 중계기와 광증폭기의 혼합 릴레이 모드입니다.그림 2 (d) 전광 릴레이 모드입니다.전광 통신 시스템에서는 타이밍 및 재생 회로가 포함되어 있지 않으므로 비트 투명하고 "전자 병 수염" 제한이 없습니다.양쪽 끝의 송수신 장비만 교체하면 저속에서 고속으로 업그레이드가 용이하며 광증폭기를 교체할 필요가 없습니다.
2) 광섬유 분배망에서의 광증폭기 적용
광 증폭기(특히 EDFA)의 높은 전력 출력 이점은 광대역 분배 네트워크(예:CATV네트워크).전통적인 CATV 네트워크는 수백 미터마다 증폭이 필요한 동축 케이블을 사용하며 네트워크 서비스 반경은 약 7km입니다.광 증폭기를 이용한 광섬유 CATV 네트워크는 분산 사용자 수를 크게 늘릴 수 있을 뿐만 아니라 네트워크 경로를 크게 확장할 수 있습니다.최근 개발에 따르면 광섬유/하이브리드(HFC)의 분포는 두 가지 장점을 모두 활용하고 강력한 경쟁력을 갖고 있는 것으로 나타났습니다.
그림 4는 TV 35개 채널의 AM-VSB 변조를 위한 광섬유 분배 네트워크의 예입니다.송신기의 광원은 파장 1550nm, 출력 3.3dBm의 DFB-LD입니다.4레벨 EDFA를 전력 분배 증폭기로 사용하면 입력 전력은 약 -6dBm이고 출력 전력은 약 13dBm입니다.광 수신기 감도 -9.2d Bm.4단계 배포를 거쳐 총 사용자 수는 420만 명에 이르렀고 네트워크 경로는 수십 킬로미터 이상입니다.테스트의 가중 신호 대 잡음비는 45dB보다 컸으며 EDFA는 CSO를 감소시키지 않았습니다.
게시 시간: 2023년 4월 23일