1. ClassificatioFiberAamplificatores
Tres genera praecipua amplificatorum opticorum sunt:
(1) Amplificator Opticus Semiconductoris (SOA, Amplificator Opticus Semiconductoris);
(2) Amplificatores fibrae opticae elementis terrae rarae (erbio Er, thulio Tm, praseodymio Pr, rubidio Nd, etc.) imbuti, praesertim amplificatores fibrae erbio imbuti (EDFA), necnon amplificatores fibrae thulio dopati (TDFA) et amplificatores fibrae praseodymio dopati (PDFA), etc.
(3) Amplificatores fibrae non lineares, praesertim amplificatores fibrae Raman (FRA, Fiber Raman Amplifier). Comparatio principalis perfunctionis horum amplificatorum opticorum in tabula ostenditur.
EDFA (Amplificator Fibrae Erbium Dopatae)
Systema lasericum multi-livellum formari potest fibra quartzum elementis raris (velut Nd, Er, Pr, Tm, etc.) dopando, et lumen signale ingressus sub actione luminis antliae directe amplificatur. Postquam responsum idoneum praebetur, laser fibrae formatur. Longitudo undae operativae amplificatoris fibrae Nd-dopati est 1060nm et 1330nm, et eius progressus et applicatio limitatae sunt propter deviationem a portu optimo receptoris communicationis fibrae opticae et alias causas. Longitudines undae operativae EDFA et PDFA respective in fenestra longitudinis undae minimae iacturae (1550nm) et longitudinis undae nullae dispersionis (1300nm) communicationis fibrae opticae sunt, et TDFA in fascia S operatur, quae ad applicationes systematis communicationis fibrae opticae aptissimae sunt. Praesertim EDFA, progressus celerrimus, practicus fuit.
ThePprincipium EDFA
Structura fundamentalis EDFA in Figura 1(a) ostenditur, quae praecipue constat ex medio activo (fibra silica erbii-dopata circiter decem metrorum longa, diametro nuclei 3-5 micronorum et concentratione dopandi (25-1000)x10-6), fonte lucis antliae (LD 990 vel 1480nm), copulatore optico et isolatore optico. Lux signalis et lux antliae in fibra erbii propagari possunt in eadem directione (pompando codirectionali), directionibus oppositis (pompando inverso), vel utraque directione (pompando bidirectionali). Cum lux signalis et lux antliae simul in fibram erbii iniiciuntur, iones erbii sub actione lucis antliae ad gradum energiae altum excitantur (Figura 1(b), systema trium graduum), et celeriter ad gradum energiae metastabilis decrescunt. Cum ad statum fundamentalem sub actione lucis signalis incidentis redit, photona lumini signali correspondentes emittit, ita ut signum amplificetur. Figura 1 (c) spectrum emissionis spontaneae amplificatae (ASE) cum magna latitudine transmissionis (usque ad 20-40nm) et duobus cacuminibus 1530nm et 1550nm respective correspondentibus ostendit.
Praecipua commoda EDFA sunt magnum amplificatio, ampla latitudo transmissionis, magna potentia producta, alta efficientia antliae, humilis iactura insertionis, et insensibilitas ad statum polarizationis.
2. Problemata cum Amplificatoribus Fibrae Opticae
Quamquam amplificator opticus (praesertim EDFA) multa commoda egregia habet, non est amplificator idealis. Praeter strepitum additum qui SNR signi minuit, alia quaedam vitia sunt, ut:
Inaequalitas spectri amplificationis intra latitudinem amplificatoris afficit efficaciam amplificationis multicanalis;
Cum amplificatores optici in seriem coniunguntur, effectus strepitus ASE, dispersionis fibrae, et effectuum non linearum accumulantur.
Hae res in consilio applicationis et systematis considerandae sunt.
3. Usus Amplificatoris Optici in Systemate Communicationis Fibrae Opticae
In systemate communicationis fibrae opticae,Amplificator Fibrae OpticaeNon solum ut amplificator potentiae transmitteris ad potentiam transmissionis augendam, sed etiam ut praeamplificator receptoris ad sensibilitatem receptionis emendandam adhiberi potest, et etiam repetitorem opticum-electricum-opticum traditionalem substituere, ad distantiam transmissionis extendendam et communicationem omnino opticam efficiendam.
In systematibus communicationis fibrae opticae, factores praecipui qui distantiam transmissionis limitant sunt amissio et dispersio fibrae opticae. Utentibus fontibus lucis angusti spectri, vel operantibus prope longitudinem undae dispersionis nullae, influxus dispersionis fibrae parvus est. Hoc systema non opus est regenerationem temporis signalis completam (relay 3R) in unaquaque statione relay perficere. Sufficit signum opticum directe amplificare cum amplificatore optico (relay 1R). Amplificatores optici non solum in systematibus truncariis longae distantiae, sed etiam in retibus distributionis fibrae opticae, praesertim in systematibus WDM, adhiberi possunt ad amplificandos canales plures simul.
1) Usus Amplificatorum Opticorum in Systematibus Communicationis Fibrae Opticae Truncalis
Figura 2 schema applicationis amplificatoris optici in systemate communicationis fibrae opticae truncalis est. (a) Imago ostendit amplificatorem opticum ut amplificatorem potentiae transmitteris et praeamplificatorem receptoris adhiberi, ita ut distantia non-relay duplicetur. Exempli gratia, EDFA adhibito, transmissio systematis... Spatium 1.8Gb/s a 120km ad 250km vel etiam 400km attingit augetur. Figura 2 (b)-(d) est applicatio amplificatorum opticorum in systematibus multi-relay; Figura (b) est modus relay 3R traditionalis; Figura (c) est modus relay mixtus repetitorum 3R et amplificatorum opticorum; Figura 2 (d) Est modus relay omnino opticus; in systemate communicationis omnino optico, circuitus temporizationis et regenerationis non includit, ergo est perspicuus in bit, et nulla est restrictio "vibrissae electronicae lagenae". Dummodo apparatus mittendi et recipiendi ad utrumque finem substituatur, facile est a celeritate humili ad celeritatem altam promovere, et amplificator opticus non indiget substitui.
2) Usus Amplificatoris Optici in Rete Distributionis Fibrae Opticae
Commoda amplificatorum opticorum (praesertim EDFA) magnae potentiae emissae perutilia sunt in retibus distributionis latae bandae (velut...)Televisio per cathedram (CATTV)(Retia). Rete CATV traditionale funem coaxialem adhibet, qui singulis aliquot centum metris amplificari debet, et radius servitii retis circiter 7 km est. Rete CATV fibrae opticae amplificatoribus opticis utens non solum numerum utentium distributorum magnopere augere potest, sed etiam iter retis magnopere expandere. Progressiones recentes demonstraverunt distributionem fibrae opticae/hybridae (HFC) vires utriusque trahere et validam aemulationem habere.
Figura 4 exemplum retiaculi distributionis fibrae opticae ad modulationem AM-VSB 35 canalum televisificorum ostendit. Fons lucis transmittoris est DFB-LD cum longitudine undae 1550nm et potentia emissa 3.3dBm. Amplificatore distributionis potentiae, EDFA 4-graduum adhibito, potentia ingressa est circiter -6dBm et potentia emissa circiter 13dBm. Sensibilitas receptoris optici est -9.2d Bm. Post 4 gradus distributionis, numerus totalis utentium ad 4.2 miliones pervenit, et via retialis plus quam decem chiliometra est. Ratio signi ad strepitum ponderata probationis maior quam 45dB erat, et EDFA reductionem in CSO non effecit.
Tempus publicationis: XXIII Aprilis MMXXIII