1. КлассификацияFИберAкөчәйткечләр
Оптик көчәйткечләрнең өч төп төре бар:
(1) Ярымүткәргечле оптик көчәйткеч (SOA, Ярымүткәргечле оптик көчәйткеч);
(2) Сирәк очрый торган җир элементлары (эрбий Er, тулий Tm, празеодим Pr, рубидий Nd һ.б.) белән легирланган оптик җепселле көчәйткечләр, нигездә, эрбий белән легирланган җепселле көчәйткечләр (EDFA), шулай ук тулий белән кушылган җепсел көчәйткечләр (TDFA) һәм празеодим белән кушылган җепсел көчәйткечләр (PDFA) һ.б.
(3) Сызыклы булмаган җепсел көчәйткечләр, нигездә җепсел Раман көчәйткечләре (FRA, җепсел Раман көчәйткече). Бу оптик көчәйткечләрнең төп эш күрсәткечләрен чагыштыру таблицада күрсәтелгән.
EDFA (Эрбий белән кушылган җепсел көчәйткеч)
Күп дәрәҗәле лазер системасын кварц җепселенә сирәк җир элементлары (мәсәлән, Nd, Er, Pr, Tm һ.б.) кушып формалаштырырга мөмкин, һәм керү сигналы нуры насос нуры тәэсирендә турыдан-туры көчәйтелә. Тиешле кире элемтә биргәннән соң, җепсел лазер формалаштырыла. Nd белән кушылган җепсел көчәйткечнең эш дулкын озынлыгы 1060 нм һәм 1330 нм тәшкил итә, һәм аның үсеше һәм кулланылышы оптик җепсел элемтәнең иң яхшы йоту портыннан тайпылу һәм башка сәбәпләр аркасында чикләнгән. EDFA һәм PDFA эш дулкын озынлыклары оптик җепсел элемтәнең иң түбән югалту (1550 нм) һәм нуль дисперсия дулкын озынлыгы (1300 нм) тәрәзәсендә, һәм TDFA оптик җепсел элемтә системасы кушымталары өчен бик яраклы булган S-диапазонында эшли. Аеруча EDFA, иң тиз үсеш, гамәли булды.
...PEDFA принцибы
EDFA-ның төп структурасы 1(а) рәсемдә күрсәтелгән, ул, нигездә, актив мохиттән (якынча дистәләгән метр озынлыктагы эрбий белән кушылган кремний җепселеннән, үзәк диаметры 3-5 микрон һәм кушылу концентрациясе (25-1000)x10-6), насос яктылык чыганагыннан (990 яки 1480 нм LD), оптик тоташтыргычтан һәм оптик изолятордан тора. Сигнал яктылык һәм насос яктылыклары эрбий җепселендә бер үк юнәлештә (бер юнәлештә суырту), капма-каршы юнәлешләрдә (кире суырту) яки ике юнәлештә дә (ике юнәлешле суырту) тарала ала. Сигнал яктылык һәм насос яктылыклары эрбий җепселенә бер үк вакытта кертелгәндә, эрбий ионнары насос яктылык тәэсирендә югары энергия дәрәҗәсенә кадәр кузгатыла (1(б) рәсем, өч дәрәҗәле система) һәм тиз арада метастабиль энергия дәрәҗәсенә кадәр таркала, төшкән сигнал яктылык тәэсирендә төп хәлгә кайткач, ул сигнал яктылыкка туры килгән фотоннарны чыгара, шуңа күрә сигнал көчәя. 1 нче рәсемдә (в) зур полоса киңлеге (20-40 нм га кадәр) һәм 1530 нм һәм 1550 нм га туры килә торган ике пик белән көчәйтелгән үзеннән-үзе нурланыш (ASE) спектры күрсәтелгән.
EDFA-ның төп өстенлекләре - югары көчәйтү, зур полоса киңлеге, югары чыгару куәте, югары насос нәтиҗәлелеге, түбән кертү югалтуы һәм поляризация халәтенә сизгер булмау.
2. Оптик көчәйткечләр белән проблемалар
Оптик көчәйткечнең (бигрәк тә EDFA) күп кенә күренекле өстенлекләре булса да, ул идеаль көчәйткеч түгел. Сигналның SNR-ын киметә торган өстәмә шау-шудан тыш, башка кайбер җитешсезлекләр дә бар, мәсәлән:
- Көчәйткеч полосасы эчендә көчәйтү спектрының тигез булмавы күп каналлы көчәйтү эшчәнлегенә тәэсир итә;
- Оптик көчәйткечләр каскадланганда, ASE шау-шуының, җепсел дисперсиясенең һәм сызыклы булмаган эффектларның йогынтысы тупланачак.
Бу мәсьәләләр кушымталарда һәм система проектында исәпкә алынырга тиеш.
3. Оптик көчәйткечнең оптик җепселле элемтә системасында кулланылышы
Оптик җепселле элемтә системасында,Оптик җепсел көчәйткечтапшыру көчен арттыру өчен тапшыргычның көчәйткеч көчәйткече буларак кына түгел, ә кабул итү сизгерлеген яхшырту өчен кабул итүченең алдан көчәйткече буларак та кулланылырга мөмкин, һәм шулай ук тапшыру арасын озайту һәм тулысынча оптик элемтәне гамәлгә ашыру өчен традицион оптик-электр-оптик кабатлагычны алыштыра ала.
Оптик җепселле элемтә системаларында тапшыру арасын чикләүче төп факторлар - оптик җепселнең югалуы һәм дисперсиясе. Тар спектрлы яктылык чыганагын куллану яки нуль дисперсияле дулкын озынлыгы янында эшләү, җепсел дисперсиясенең йогынтысы аз. Бу системага һәр реле станциясендә сигнал вакытын тулысынча регенерацияләү (3R реле) башкарырга кирәк түгел. Оптик сигналны оптик көчәйткеч (1R реле) белән турыдан-туры көчәйтү җитә. Оптик көчәйткечләрне ерак аралы магистраль системаларда гына түгел, ә оптик җепселле тарату челтәрләрендә дә, бигрәк тә WDM системаларында, бер үк вакытта берничә каналны көчәйтү өчен кулланырга мөмкин.
1) Магистраль оптик җепселле элемтә системаларында оптик көчәйткечләрне куллану
2 нче рәсемдә оптик көчәйткечнең магистраль оптик җепселле элемтә системасында кулланылышының схемасы күрсәтелгән. (а) рәсемдә оптик көчәйткечнең тапшыргычның көч көчәйткече һәм кабул итүченең алдан көчәйткече буларак кулланылуы күрсәтелгән, шуңа күрә реле булмаган ара икеләтә арта. Мәсәлән, EDFA кулланып, система тапшыруы 1,8 Гб/с ара 120 км дан 250 км га кадәр арта, хәтта 400 км га җитә. 2 нче рәсемнең (b)-(d) пунктында күп релелы системаларда оптик көчәйткечләрнең кулланылышы күрсәтелгән; (b) пунктында традицион 3R реле режимы күрсәтелгән; (c) пунктында 3R ретрансляторларының һәм оптик көчәйткечләрнең катнаш реле режимы күрсәтелгән; 2 нче рәсемнең (d) пунктында ул тулысынча оптик реле режимы; тулысынча оптик элемтә системасында ул вакытны һәм регенерация схемаларын үз эченә алмый, шуңа күрә ул бит үтә күренмәле, һәм "электрон шешә мыегы" чикләве юк. Ике очтагы җибәрү һәм кабул итү җиһазлары алыштырылган очракта, түбән тизлектән югары тизлеккә күчү җиңел, һәм оптик көчәйткечне алыштырырга кирәкми.
2) Оптик көчәйткечнең оптик җепселле тарату челтәрендә кулланылышы
Оптик көчәйткечләрнең (бигрәк тә EDFA) югары куәтле чыгыш өстенлекләре киң полосалы тарату челтәрләрендә (мәсәлән,CATVЧелтәрләр). Традицион CATV челтәре коаксиаль кабель куллана, аны һәр йөз метр саен көчәйтергә кирәк, һәм челтәрнең хезмәт күрсәтү радиусы якынча 7 км. Оптик көчәйткечләрне кулланучы оптик җепселле CATV челтәре таратылган кулланучылар санын гына түгел, ә челтәр юлын да шактый киңәйтә ала. Соңгы вакыттагы үсешләр оптик җепсел/гибрид (HFC) таратуның икесенең дә көчле якларын җәлеп итүен һәм көчле көндәшлеккә сәләтле булуын күрсәтте.
4 нче рәсемдә 35 каналлы телевизорның AM-VSB модуляциясе өчен оптик җепселле тарату челтәренә мисал күрсәтелгән. Тапшыргычның яктылык чыганагы - 1550 нм дулкын озынлыгы һәм 3,3 дБм чыгу куәте булган DFB-LD. Көч тарату көчәйткече буларак 4 дәрәҗәле EDFA кулланылганда, аның керү көче якынча -6 дБм, ә чыгу көче якынча 13 дБм. Оптик кабул итүче сизгерлеге -9,2 дБм. 4 тарату дәрәҗәсеннән соң, кулланучыларның гомуми саны 4,2 миллионга җитте, һәм челтәр юлы дистәләгән километрдан артык. Сынауның авырлыклы сигнал-шау нисбәте 45 дБдан артык булды, һәм EDFA CSO кимүенә китермәде.
Бастырып чыгару вакыты: 2023 елның 23 апреле