1. ການຈັດປະເພດFໄອເບີAເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງ
ມີສາມປະເພດຕົ້ນຕໍຂອງເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງ optical:
(1) Semiconductor Optical Amplifier (SOA, Semiconductor Optical Amplifier);
(2) ເຄື່ອງຂະຫຍາຍສາຍໃຍແກ້ວນໍາແສງ doped ກັບອົງປະກອບຂອງແຜ່ນດິນໂລກທີ່ຫາຍາກ (erbium Er, thulium Tm, praseodymium Pr, rubidium Nd, ແລະອື່ນໆ), ຕົ້ນຕໍແມ່ນເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງເສັ້ນໄຍ erbium-doped (EDFA), ເຊັ່ນດຽວກັນກັບເຄື່ອງຂະຫຍາຍສາຍໄຟເບີ thulium-doped (TDFA) ແລະ praseodymium-doped fiber amplifiers (PDFA), ແລະອື່ນໆ.
(3) ຕົວຂະຫຍາຍສາຍໃຍທີ່ບໍ່ແມ່ນເສັ້ນ, ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງ Raman (FRA, Fiber Raman Amplifier). ການປຽບທຽບການປະຕິບັດຕົ້ນຕໍຂອງເຄື່ອງຂະຫຍາຍ optical ເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຕາຕະລາງ
EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier)
ລະບົບເລເຊີຫຼາຍລະດັບສາມາດຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໂດຍການ doping ເສັ້ນໄຍ quartz ກັບອົງປະກອບຂອງແຜ່ນດິນໂລກທີ່ຫາຍາກ (ເຊັ່ນ: Nd, Er, Pr, Tm, ແລະອື່ນໆ), ແລະໄຟສັນຍານ input ແມ່ນຂະຫຍາຍໂດຍກົງພາຍໃຕ້ການປະຕິບັດຂອງແສງສະຫວ່າງ pump ໄດ້. ຫຼັງຈາກການສະຫນອງຄວາມຄິດເຫັນທີ່ເຫມາະສົມ, laser ເສັ້ນໄຍໄດ້ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນ. wavelength ການເຮັດວຽກຂອງເຄື່ອງຂະຫຍາຍສາຍໄຟເບີ Nd-doped ແມ່ນ 1060nm ແລະ 1330nm, ແລະການພັດທະນາແລະຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງມັນແມ່ນຈໍາກັດເນື່ອງຈາກ deviation ຈາກພອດຫລົ້ມຈົມທີ່ດີທີ່ສຸດຂອງການສື່ສານໃຍແກ້ວນໍາແສງແລະເຫດຜົນອື່ນໆ. wavelengths ປະຕິບັດງານຂອງ EDFA ແລະ PDFA ຕາມລໍາດັບຢູ່ໃນປ່ອງຢ້ຽມຂອງການສູນເສຍຕ່ໍາສຸດ (1550nm) ແລະ wavelength dispersion zero (1300nm) ຂອງການສື່ສານໃຍແກ້ວນໍາແສງ, ແລະ TDFA ດໍາເນີນການໃນ S-band, ທີ່ເຫມາະສົມຫຼາຍສໍາລັບການນໍາໃຊ້ລະບົບການສື່ສານເສັ້ນໄຍ optical. ໂດຍສະເພາະ EDFA, ການພັດທະນາໄວທີ່ສຸດ, ໄດ້ປະຕິບັດໄດ້.
ໄດ້Pຫຼັກການຂອງ EDFA
ໂຄງສ້າງພື້ນຖານຂອງ EDFA ແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 1(a), ເຊິ່ງສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນປະກອບດ້ວຍຕົວກາງທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ (ເສັ້ນໄຍ erbium-doped silica ຍາວປະມານສິບແມັດ, ມີເສັ້ນຜ່າກາງຫຼັກຂອງ 3-5 microns ແລະຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງ doping (25-1000)x10-6), ແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງ pump (990 ຫຼື 1480), optical coupler ແລະ optical. ແສງສະຫວ່າງສັນຍານແລະແສງສະຫວ່າງ pump ສາມາດຂະຫຍາຍພັນໃນທິດທາງດຽວກັນ (codirectional pumping), ທິດທາງກົງກັນຂ້າມ (reverse pumping) ຫຼືທັງສອງທິດທາງ (bidirectional pumping) ໃນເສັ້ນໄຍ erbium. ເມື່ອໄຟສັນຍານແລະໄຟປັ໊ມຖືກສີດເຂົ້າໄປໃນເສັ້ນໄຍ erbium ໃນເວລາດຽວກັນ, ໄອອອນ erbium ຕື່ນເຕັ້ນກັບລະດັບພະລັງງານສູງພາຍໃຕ້ການປະຕິບັດຂອງໄຟປັ໊ມ (ຮູບ 1 (b), ລະບົບສາມລະດັບ), ແລະທໍາລາຍຢ່າງໄວວາກັບລະດັບພະລັງງານ metastable, ເມື່ອມັນກັບຄືນສູ່ສະພາບດິນພາຍໃຕ້ການປະຕິບັດຂອງສັນຍານໄຟ, ມັນ emits ສັນຍານ emits ດັ່ງກ່າວ. ຮູບ 1 (c) ແມ່ນ spectrum ການປ່ອຍອາຍພິດ spontaneous (ASE) ຂອງມັນຂະຫຍາຍໃຫຍ່ຂື້ນກັບແບນວິດຂະຫນາດໃຫຍ່ (ເຖິງ 20-40nm) ແລະສອງສູງສຸດທີ່ສອດຄ້ອງກັນກັບ 1530nm ແລະ 1550nm ຕາມລໍາດັບ.
ຂໍ້ໄດ້ປຽບຕົ້ນຕໍຂອງ EDFA ແມ່ນການໄດ້ຮັບສູງ, ແບນວິດຂະຫນາດໃຫຍ່, ພະລັງງານຜົນຜະລິດສູງ, ປະສິດທິພາບຂອງປັ໊ມສູງ, ການສູນເສຍການແຊກຕ່ໍາ, ແລະຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່ກັບສະຖານະ polarization.
2. ບັນຫາກັບເຄື່ອງຂະຫຍາຍໄຟເບີ Optical
ເຖິງແມ່ນວ່າເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງ optical (ໂດຍສະເພາະ EDFA) ມີຂໍ້ດີທີ່ໂດດເດັ່ນຫຼາຍ, ມັນບໍ່ແມ່ນເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງທີ່ເຫມາະສົມ. ນອກເຫນືອໄປຈາກສິ່ງລົບກວນເພີ່ມເຕີມທີ່ຫຼຸດລົງ SNR ຂອງສັນຍານ, ມີບາງຂໍ້ບົກຜ່ອງອື່ນໆ, ເຊັ່ນ:
- ຄວາມບໍ່ສະ ເໝີ ພາບຂອງ spectrum ພາຍໃນ amplifier bandwidth ມີຜົນກະທົບຕໍ່ການປະຕິບັດການຂະຫຍາຍຫຼາຍຊ່ອງທາງ;
- ໃນເວລາທີ່ເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງ optical ຖືກ cascaded, ຜົນກະທົບຂອງສິ່ງລົບກວນ ASE, ການກະຈາຍຂອງເສັ້ນໄຍແລະຜົນກະທົບ nonlinear ຈະສະສົມ.
ບັນຫາເຫຼົ່ານີ້ຕ້ອງໄດ້ຮັບການພິຈາລະນາໃນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກແລະການອອກແບບລະບົບ.
3. ການນໍາໃຊ້ເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງໃນລະບົບການສື່ສານ Fiber Optical
ໃນລະບົບການສື່ສານເສັ້ນໄຍ optical, ໄດ້ເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງ Fiber Opticalສາມາດນໍາໃຊ້ບໍ່ພຽງແຕ່ເປັນເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງຂອງເຄື່ອງສົ່ງສັນຍານເພື່ອເພີ່ມກໍາລັງສາຍສົ່ງ, ແຕ່ຍັງເປັນ preamplifier ຂອງຕົວຮັບເພື່ອປັບປຸງຄວາມອ່ອນໄຫວທີ່ໄດ້ຮັບ, ແລະຍັງສາມາດທົດແທນເຄື່ອງໃຊ້ optical-electrical-optical repeater, ເພື່ອຂະຫຍາຍໄລຍະການສົ່ງແລະຮັບຮູ້ການສື່ສານທັງຫມົດ optical.
ໃນລະບົບການສື່ສານໃຍແກ້ວນໍາແສງ, ປັດໃຈຕົ້ນຕໍທີ່ຈໍາກັດໄລຍະການສົ່ງແມ່ນການສູນເສຍແລະການກະແຈກກະຈາຍຂອງເສັ້ນໄຍ optical. ການນໍາໃຊ້ແຫຼ່ງແສງສະເປກແຄບ, ຫຼືເຮັດວຽກຢູ່ໃກ້ກັບຄວາມຍາວຂອງຄື້ນການກະຈາຍຂອງສູນ, ອິດທິພົນຂອງການກະຈາຍຂອງເສັ້ນໄຍແມ່ນຂະຫນາດນ້ອຍ. ລະບົບນີ້ບໍ່ຈໍາເປັນຕ້ອງປະຕິບັດການກໍານົດເວລາສັນຍານທີ່ສົມບູນ (3R relay) ໃນແຕ່ລະສະຖານີ relay. ມັນພຽງພໍທີ່ຈະຂະຫຍາຍສັນຍານ optical ໂດຍກົງກັບເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງ optical (1R relay). ເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງ optical ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ບໍ່ພຽງແຕ່ໃນລະບົບລໍາຕົ້ນທາງໄກ, ແຕ່ຍັງຢູ່ໃນເຄືອຂ່າຍການແຜ່ກະຈາຍເສັ້ນໄຍ optical, ໂດຍສະເພາະໃນລະບົບ WDM, ເພື່ອຂະຫຍາຍຫຼາຍຊ່ອງທາງພ້ອມໆກັນ.
1) ການນໍາໃຊ້ເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງໃນລະບົບການສື່ສານເສັ້ນໄຍ Optical ລໍາຕົ້ນ
Fig. 2 ແມ່ນແຜນວາດ schematic ຂອງຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງໃນລະບົບການສື່ສານເສັ້ນໄຍ optical ລໍາຕົ້ນ. (a) ຮູບພາບສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງ optical ຖືກນໍາໃຊ້ເປັນເຄື່ອງຂະຫຍາຍພະລັງງານຂອງເຄື່ອງສົ່ງສັນຍານແລະ preamplifier ຂອງຕົວຮັບເພື່ອໃຫ້ໄລຍະຫ່າງທີ່ບໍ່ແມ່ນ relay ແມ່ນສອງເທົ່າ. ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, ການຮັບຮອງເອົາ EDFA, ລະບົບສາຍສົ່ງ ໄລຍະທາງ 1.8Gb/s ເພີ່ມຂຶ້ນຈາກ 120km ເປັນ 250km ຫຼືເຖິງ 400km. ຮູບທີ 2 (b)-(d) ແມ່ນການນຳໃຊ້ເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງໃນລະບົບ multi-relay; ຮູບ (b) ແມ່ນໂຫມດ relay 3R ແບບດັ້ງເດີມ; ຮູບ (c) ແມ່ນໂຫມດ relay ປະສົມຂອງ 3R repeaters ແລະ optical amplifiers; ຮູບທີ 2 (d) ມັນເປັນຮູບແບບ relay ທັງຫມົດ optical; ໃນລະບົບການສື່ສານ optical ທັງຫມົດ, ມັນບໍ່ໄດ້ລວມເຖິງກໍານົດເວລາແລະວົງຈອນການເກີດໃຫມ່, ສະນັ້ນມັນມີຄວາມໂປ່ງໃສເລັກນ້ອຍ, ແລະບໍ່ມີຂໍ້ຈໍາກັດ "whisker ແກ້ວເອເລັກໂຕຣນິກ". ຕາບໃດທີ່ອຸປະກອນການສົ່ງແລະຮັບຢູ່ທັງສອງສົ້ນໄດ້ຖືກທົດແທນ, ມັນງ່າຍທີ່ຈະຍົກລະດັບຈາກອັດຕາຕ່ໍາໄປສູ່ອັດຕາສູງ, ແລະເຄື່ອງຂະຫຍາຍ optical ບໍ່ຈໍາເປັນຕ້ອງຖືກປ່ຽນແທນ.
2) ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງ optical ໃນເຄືອຂ່າຍການແຜ່ກະຈາຍເສັ້ນໄຍ optical
ຄວາມໄດ້ປຽບຂອງຜົນຜະລິດພະລັງງານສູງຂອງເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງ optical (ໂດຍສະເພາະ EDFA) ແມ່ນເປັນປະໂຫຍດຫຼາຍໃນເຄືອຂ່າຍການແຜ່ກະຈາຍຄວາມຖີ່ກ້ວາງ (ເຊັ່ນ:CATVເຄືອຂ່າຍ). ເຄືອຂ່າຍ CATV ແບບດັ້ງເດີມໃຊ້ສາຍ coaxial, ເຊິ່ງຕ້ອງໄດ້ຮັບການຂະຫຍາຍອອກທຸກໆຫຼາຍຮ້ອຍແມັດ, ແລະລັດສະຫມີຂອງເຄືອຂ່າຍແມ່ນປະມານ 7 ກິໂລແມັດ. ເຄືອຂ່າຍໃຍແກ້ວນໍາແສງ CATV ໂດຍໃຊ້ເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງ optical ບໍ່ພຽງແຕ່ສາມາດເພີ່ມຈໍານວນຜູ້ໃຊ້ແຈກຢາຍຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ແຕ່ຍັງຂະຫຍາຍເສັ້ນທາງເຄືອຂ່າຍຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ການພັດທະນາທີ່ຜ່ານມາໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການແຜ່ກະຈາຍຂອງເສັ້ນໄຍ optical / hybrid (HFC) ດຶງຄວາມເຂັ້ມແຂງຂອງທັງສອງແລະມີການແຂ່ງຂັນທີ່ເຂັ້ມແຂງ.
ຮູບທີ 4 ແມ່ນຕົວຢ່າງຂອງເຄືອຂ່າຍການແຈກຢາຍເສັ້ນໄຍ optical ສໍາລັບໂມດູນ AM-VSB ຂອງ 35 ຊ່ອງໂທລະພາບ. ແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງຂອງເຄື່ອງສົ່ງສັນຍານແມ່ນ DFB-LD ທີ່ມີຄວາມຍາວຄື່ນ 1550nm ແລະກໍາລັງຜົນຜະລິດຂອງ 3.3dBm. ການນໍາໃຊ້ EDFA 4 ລະດັບເປັນເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງ, ພະລັງງານ input ຂອງມັນແມ່ນປະມານ -6dBm, ແລະພະລັງງານຜົນຜະລິດຂອງມັນແມ່ນປະມານ 13dBm. ຄວາມອ່ອນໄຫວຂອງເຄື່ອງຮັບແສງ -9.2d Bm. ຫຼັງຈາກ 4 ລະດັບການແຈກຢາຍ, ຈໍານວນຜູ້ໃຊ້ທັງຫມົດໄດ້ບັນລຸ 4.2 ລ້ານຄົນ, ແລະເສັ້ນທາງເຄືອຂ່າຍແມ່ນຫຼາຍກວ່າສິບກິໂລແມັດ. ອັດຕາສ່ວນສັນຍານຕໍ່ສຽງທີ່ມີນ້ໍາຫນັກຂອງການທົດສອບແມ່ນຫຼາຍກ່ວາ 45dB, ແລະ EDFA ບໍ່ໄດ້ເຮັດໃຫ້ເກີດການຫຼຸດລົງຂອງ CSO.
ເວລາປະກາດ: 23-04-2023