27. Оптичні підсилювачі на домішковому волокні edfa, їх особливості, схеми накачування.
Підсилювачі на примесном волокні
Підсилювач типу EDFA є одним з найбільш застосовних ВОУ. Його використання обмежене вікном прозорості 1550 нм. Його використання уможливило створення систем WDM.
Посилення в цьому ОУ відбувається по всій довжині волокна з низькими втратами, легованого редкоземельным металом. Для цієї мети можуть бути використані іони редкоземельных металів, таких як эрбий, гольмій, неодим, самарій, таллий і иттербий. Вони дозволяють створити ВОУ, що працює на різних довжинах хвиль від 500 до 3500 нм. На мал. 2.2 наведена структурна схема підсилювача типу EDFA.
Підсилювач EDFA складається із двох активних елементів; активного волокна, легованого Ег3+, і джерела накачування. Накачування здійснюється лазерним випромінювачем . Для подачі сигналу накачування у волокно потрібно принаймні один разветвитель.
Довжина хвилі накачування може бути 980 або 1480 нм. Крім цього ОУ типу EDFA може використовувати довжини хвиль накачування в діапазоні 600-700 нм. Для накачування переважно використовувати GaAs лазерні діоди, які досягають ефективності накачування порядку 11 дб/мВт.
а) сонаправленная накачування
в) двунаправленная накачування
28. Застосування різних типів оптичних підсилювачів, навести відповідні схеми. Каскадування підсилювачів. Залежно від застосування розрізняють попередні підсилювачі, лінійні підсилювачі й підсилювачі потужності (мал. 2.6)
Попередні підсилювачі (предусилители) установлюються безпосередньо перед приймачем регенератора й сприяють збільшенню відносини сигнал/шум на виході електронного каскаду посилення в оптоэлектронном приймачі. Оптичні предусилители часто використовуються як заміна складних і звичайно дорогих когерентних оптичних приймачів.
Лінійні підсилювачі встановлюються в проміжних крапках протяжних ліній зв'язку між регенераторами або на виході оптичних разветвителей з метою компенсації ослаблення сигналу, що відбувається через загасання в оптичному волокні або через розгалуження в оптичних разветвителях, ответвителях, мультиплексорах WDM. Лінійні підсилювачі заміняють оптоэлектронные повторювачі й регенератори в тих випадках, коли немає необхідності в точному відновленні сигналу.
Підсилювачі потужності (бустеры) установлюються безпосередньо після лазерних передавачів і призначені для додаткового посилення сигналу до рівня, що не може бути досягнуть на основі лазерного діода. Бустеры можуть також установлюватися перед оптичним разветвителем наприклад, при передачі спадного трафика в гібридних волоконно-коаксіальних системах кабельного телебачення.
Малюнок 2.6 - Застосування різних типів оптичних підсилювачів.
Каскадирование - совместное включение нескольких одинаковых устройств (обычно последовательное) для улучшения их характеристик.
29. Методи підвищення пропускної здатності волоконно-оптичних ліній та їх особливості.
Модовое уплотнение (MDM). В неких системах передачи, основанных на использовании многомодового оптического волокна, находит применение так называемое модовое уплотнение (Mode Division Multiplexing) [27]. Этот способ уплотнения состоит в последующем. Процесс распространения оптического излучения в многомодовом оптическом волокне может быть рассмотрен с позиций геометрической оптики [28]. В согласовании с сиим, если на входной торец многомодового волокна под углом падает оптический луч, то, войдя через этот торец в волокно и распространяясь вдоль этого ОВ по строго определенной для него линии движения, он выходит из выходного торца под таковым же углом ф,. Это справедливо и для других лучей, вводимых в ОВ каждый под своим углом, при условии. Применяя модовые селекторы на входе и выходе волокна, можно производить передачу независящих информационных потоков на соответственных модах, которые в данном случае играют роль каналов. Модовое уплотнение может работать лишь в случае отсутствия перемешивания либо обоюдного преобразования мод. Это условие может быть выполнено для таковых многомодовых ОВ, в каких стопроцентно исключается наличие локальных неоднородностей, в том числе извивов. Обычно способ модового уплотнения применяется в неких системах автоматики, в каких информация передается на маленькие расстояния порядка единиц-десятков метров.
Уплотнение по поляризации (PDM). Уплотнение потоков инфы при помощи оптических несущих, имеющих линейную поляризацию, именуется уплотнением по поляризации (PDM — Polarization Division Multiplexing). При всем этом плоскость поляризации каждой несущей обязана быть размещена под своим углом. Мультиплексирование осуществляется при помощи особых оптических призм, к примеру призмы Рошона. Этот способ аналогичен модовому уплотнению, хотя в качестве среды передачи группового потока может быть применено одномодовое волокно. Но, как и для MDM, поляризационное уплотнение может работать лишь тогда, когда в среде передачи (ОВ) отсутствует оптическая анизотропия, т. е. волокно не обязано иметь локальных неоднородностей и извивов. Это одна из обстоятельств очень ограниченного внедрения данного способа уплотнения. А именно, он применяется в оптических изоляторах, также в оптических волоконных усилителях, где употребляется в устройствах накачки эрбиевого волокна для сложения излучения накачки 2-ух лазеров, излучение которых имеет выраженную поляризацию в виде вытянутого эллипса.
Многоволновое уплотнение оптических несущих (WDM). Сущность этого способа заключается в том, что m информационных цифровых потоков, переносимых каждый на собственной оптической несущей на длине волны и разнесенных в пространстве, при помощи особых устройств — оптических мультиплексоров (ОМ) — соединяются воединыжды в один оптический поток, после этого он вводится в оптическое линейное волокно, входящее в состав оптического кабеля. На приемной стороне делается оборотная операция демультиплексирования.