1. КлассификациясыFиберAкүчөткүчтөр
Оптикалык күчөткүчтөрдүн үч негизги түрү бар:
(1) Жарым өткөргүчтүү оптикалык күчөткүч (SOA, Жарым өткөргүчтүү оптикалык күчөткүч);
(2) Сейрек кездешүүчү жер элементтери (эрбий Er, тулий Tm, празеодим Pr, рубидий Nd ж.б.) менен легирленген оптикалык була күчөткүчтөр, негизинен эрбий менен легирленген була күчөткүчтөр (EDFA), ошондой эле тулий менен легирленген була күчөткүчтөрү (TDFA) жана празеодим менен легирленген була күчөткүчтөрү (PDFA) ж.б.
(3) Сызыктуу эмес була күчөткүчтөр, негизинен булалуу Раман күчөткүчтөрү (FRA, булалуу Раман күчөткүчү). Бул оптикалык күчөткүчтөрдүн негизги салыштырма көрсөткүчтөрү таблицада көрсөтүлгөн.
EDFA (Эрбий кошулган була күчөткүч)
Көп деңгээлдүү лазердик системаны кварц буласын сейрек кездешүүчү жер элементтери (мисалы, Nd, Er, Pr, Tm ж.б.) менен легирлөө аркылуу түзүүгө болот, ал эми киргизүү сигналынын жарыгы насостук жарыктын таасири астында түздөн-түз күчөтүлөт. Тийиштүү кайтарым байланышты бергенден кийин, була лазери түзүлөт. Nd менен легирленген була күчөткүчүнүн жумушчу толкун узундугу 1060 нм жана 1330 нм, ал эми аны иштеп чыгуу жана колдонуу була-оптикалык байланыштын эң жакшы чөгүү портунан четтөө жана башка себептерден улам чектелүү. EDFA жана PDFAнын иштөө толкун узундуктары тиешелүү түрдө була-оптикалык байланыштын эң төмөнкү жоготуу (1550 нм) жана нөлдүк дисперсия толкун узундугу (1300 нм) терезесинде, ал эми TDFA S-диапазонунда иштейт, алар була-оптикалык байланыш системасынын колдонмолору үчүн абдан ылайыктуу. Айрыкча, эң тез өнүгүп келе жаткан EDFA практикалык болуп калды.
ThePEDFA принциби
EDFAнын негизги түзүлүшү 1(а)-сүрөттө көрсөтүлгөн, ал негизинен активдүү чөйрөдөн (узундугу ондогон метрге жакын эрбий менен легирленген кремний буласынан, өзөгүнүн диаметри 3-5 микрон жана легирлөө концентрациясы (25-1000)x10-6), насостук жарык булагынан (990 же 1480 нм LD), оптикалык бириктиргичтен жана оптикалык изолятордон турат. Сигнал жарыгы жана насостук жарыгы эрбий буласында бир багытта (ко-багыттагы насостоо), карама-каршы багыттар (тескери насостоо) же эки багытта тең (эки багыттагы насостоо) таралышы мүмкүн. Сигнал жарыгы жана насостук жарыгы эрбий буласына бир убакта сайылганда, эрбий иондору насостук жарыктын таасири астында жогорку энергия деңгээлине чейин дүүлүктүрүлөт (1(b-сүрөт, үч деңгээлдүү система) жана тез эле метастабилдүү энергия деңгээлине чейин ыдырайт, ал түшкөн сигнал жарыгынын таасири астында негизги абалга кайтып келгенде, сигнал жарыгына туура келген фотондорду чыгарат, ошондуктан сигнал күчөтүлөт. 1-сүрөттө (в) анын чоң өткөрүү жөндөмдүүлүгү (20-40 нмге чейин) жана тиешелүүлүгүнө жараша 1530 нм жана 1550 нмге туура келген эки чокусу бар күчөтүлгөн стихиялуу эмиссия (ASE) спектри көрсөтүлгөн.
EDFAнын негизги артыкчылыктары - жогорку күчөтүү, чоң өткөрүү жөндөмдүүлүгү, жогорку чыгаруу кубаттуулугу, насостун жогорку натыйжалуулугу, киргизүү жоготуусунун аздыгы жана поляризация абалына сезгичтик.
2. Оптикалык була күчөткүчтөр менен байланышкан көйгөйлөр
Оптикалык күчөткүчтүн (айрыкча EDFA) көптөгөн көрүнүктүү артыкчылыктары болгону менен, ал идеалдуу күчөткүч эмес. Сигналдын SNRин азайтуучу кошумча ызы-чуудан тышкары, башка кемчиликтери да бар, мисалы:
- Күчөткүчтүн өткөрүү жөндөмдүүлүгүнүн ичиндеги күчөтүү спектринин бирдей эместиги көп каналдуу күчөтүүнүн иштешине таасир этет;
- Оптикалык күчөткүчтөр каскаддалганда, ASE ызы-чуусу, була дисперсиясы жана сызыктуу эмес эффекттер топтолот.
Бул маселелер тиркемелерди жана системаларды иштеп чыгууда эске алынышы керек.
3. Оптикалык күчөткүчтү оптикалык була байланыш системасында колдонуу
Оптикалык була байланыш системасында,Оптикалык була күчөткүчберүү кубаттуулугун жогорулатуу үчүн өткөргүчтүн кубаттуулукту күчөткүчү катары гана эмес, ошондой эле кабыл алуу сезгичтигин жакшыртуу үчүн кабыл алгычтын алдын ала күчөткүчү катары да колдонулушу мүмкүн, ошондой эле берүү аралыгын узартуу жана толугу менен оптикалык байланышты ишке ашыруу үчүн салттуу оптикалык-электрдик-оптикалык кайталагычты алмаштыра алат.
Оптикалык була байланыш системаларында өткөрүү аралыгын чектөөчү негизги факторлор - оптикалык буланын жоголушу жана дисперсиясы. Тар спектрдеги жарык булагын колдонууда же нөлдүк дисперсиялык толкун узундугуна жакын иштөөдө, була дисперсиясынын таасири аз. Бул система ар бир реле станциясында сигналдын толук убакытын калыбына келтирүүнү (3R реле) аткаруунун кажети жок. Оптикалык сигналды оптикалык күчөткүч (1R реле) менен түздөн-түз күчөтүү жетиштүү. Оптикалык күчөткүчтөрдү алыскы магистралдык системаларда гана эмес, оптикалык була бөлүштүрүү тармактарында, айрыкча WDM системаларында бир эле учурда бир нече каналды күчөтүү үчүн колдонсо болот.
1) Магистралдык оптикалык була байланыш системаларында оптикалык күчөткүчтөрдү колдонуу
2-сүрөттө оптикалык күчөткүчтү магистралдык оптикалык була байланыш системасында колдонуунун схемалык диаграммасы көрсөтүлгөн. (а) сүрөттө оптикалык күчөткүч өткөргүчтүн кубаттуулукту күчөтүүчү күчөткүчү жана кабыл алгычтын алдын ала күчөткүчү катары колдонулганы көрсөтүлгөн, ошондуктан релелик эмес аралык эки эсе көбөйөт. Мисалы, EDFAны кабыл алуу менен, системанын берүүсүндө 1,8 Гб/с аралык 120 кмден 250 кмге чейин же ал тургай 400 кмге чейин көбөйөт. 2-сүрөттүн (b)-(d) бөлүгүндө көп релелик системаларда оптикалык күчөткүчтөрдү колдонуу көрсөтүлгөн; (b) бөлүгүндө салттуу 3R релелик режим көрсөтүлгөн; (c) бөлүгүндө 3R кайталагычтарынын жана оптикалык күчөткүчтөрдүн аралаш релелик режими көрсөтүлгөн; 2-сүрөттүн (d) бөлүгүндө бул толугу менен оптикалык релелик режим көрсөтүлгөн; толугу менен оптикалык байланыш системасында ал убакытты жана регенерациялык схемаларды камтыбайт, ошондуктан ал биттик тунук жана "электрондук бөтөлкөнүн мурдун" чектөөсү жок. Эки учундагы жөнөтүүчү жана кабыл алуучу жабдуулар алмаштырылган болсо, аны төмөнкү ылдамдыктан жогорку ылдамдыкка көтөрүү оңой жана оптикалык күчөткүчтү алмаштыруунун кажети жок.
2) Оптикалык күчөткүчтү оптикалык була бөлүштүрүү тармагында колдонуу
Оптикалык күчөткүчтөрдүн (айрыкча EDFA) жогорку кубаттуулуктагы чыгуу артыкчылыктары кең тилкелүү бөлүштүрүү тармактарында (мисалы,CATVТармактар). Салттуу CATV тармагы коаксиалдык кабелди колдонот, аны ар бир жүз метр сайын күчөтүү керек жана тармактын тейлөө радиусу болжол менен 7 км. Оптикалык күчөткүчтөрдү колдонгон оптикалык була CATV тармагы бөлүштүрүлгөн колдонуучулардын санын бир топ көбөйтүп гана тим болбостон, тармактын жолун да бир топ кеңейте алат. Акыркы жетишкендиктер оптикалык була/гибриддик (HFC) бөлүштүрүү экөөнүн тең күчтүү жактарын колдоноорун жана күчтүү атаандаштыкка жөндөмдүү экенин көрсөттү.
4-сүрөттө 35 каналдуу телевизордун AM-VSB модуляциясы үчүн оптикалык була бөлүштүрүү тармагынын мисалы келтирилген. Өткөргүчтүн жарык булагы DFB-LD болуп саналат, анын толкун узундугу 1550 нм жана чыгуу кубаттуулугу 3,3 дБм. Кубаттуулукту бөлүштүрүү күчөткүчү катары 4 деңгээлдүү EDFA колдонулганда, анын киргизүү кубаттуулугу болжол менен -6 дБм, ал эми чыгуу кубаттуулугу болжол менен 13 дБм. Оптикалык кабыл алгычтын сезгичтиги -9,2 дБм. Бөлүштүрүүнүн 4 деңгээлинен кийин колдонуучулардын жалпы саны 4,2 миллионго жетти, ал эми тармактын жолу ондогон километрден ашык. Сыноонун салмакталган сигнал-ызы-чуу катышы 45 дБден жогору болду жана EDFA CSOнун төмөндөшүнө алып келген жок.
Жарыяланган убактысы: 2023-жылдын 23-апрели