ຫຼັກການ ແລະ ການນຳໃຊ້ເຄື່ອງຂະຫຍາຍສັນຍານເສັ້ນໄຍທີ່ມີ EDFA ເສີມດ້ວຍ erbium

ຫຼັກການ ແລະ ການນຳໃຊ້ເຄື່ອງຂະຫຍາຍສັນຍານເສັ້ນໄຍ EDFA ທີ່ມີສານເສີມ erbium

ໂຄງສ້າງພື້ນຖານຂອງEDFAເຄື່ອງຂະຫຍາຍສັນຍານເສັ້ນໄຍທີ່ມີສ່ວນປະກອບຂອງ erbium, ເຊິ່ງສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນປະກອບດ້ວຍຕົວກາງທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ (ເສັ້ນໄຍ quartz ທີ່ມີສ່ວນປະກອບຂອງເສັ້ນໄຍຍາວຫຼາຍສິບແມັດ, ເສັ້ນຜ່າສູນກາງແກນ 3-5 ໄມຄຣອນ, ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງສານເສີມ (25-1000) x10-6), ແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງຂອງປັ໊ມ (990 ຫຼື 1480nm LD), ຕົວເຊື່ອມຕໍ່ແສງ ແລະ ຕົວແຍກແສງ. ໄຟສັນຍານ ແລະ ໄຟປັ໊ມສາມາດແຜ່ລາມໄປໃນທິດທາງດຽວກັນ (ການສູບຮ່ວມ), ທິດທາງກົງກັນຂ້າມ (ການສູບກັບກັນ), ຫຼື ທັງສອງທິດທາງ (ການສູບສອງທິດທາງ) ໃນເສັ້ນໄຍ Erbium. ເມື່ອໄຟສັນຍານ ແລະ ໄຟປັ໊ມຖືກສີດເຂົ້າໄປໃນເສັ້ນໄຍ erbium ໃນເວລາດຽວກັນ, ໄອອອນ erbium ຈະຖືກກະຕຸ້ນໃຫ້ຢູ່ໃນລະດັບພະລັງງານສູງ (ລະບົບສາມລະດັບ) ພາຍໃຕ້ການກະທຳຂອງໄຟປັ໊ມ, ແລະ ໃນໄວໆນີ້ຈະເສື່ອມສະພາບໄປສູ່ລະດັບທີ່ໝັ້ນຄົງ. ເມື່ອມັນກັບຄືນສູ່ສະພາບພື້ນດິນພາຍໃຕ້ການກະທຳຂອງໄຟສັນຍານເຫດການ, ໂຟຕອນທີ່ສອດຄ້ອງກັບໄຟສັນຍານຈະຖືກປ່ອຍອອກມາ, ດັ່ງນັ້ນສັນຍານຈຶ່ງຖືກຂະຫຍາຍອອກ. ສະເປກຕຣຳການປ່ອຍແສງແບບອັດຕະໂນມັດທີ່ຂະຫຍາຍອອກ (ASE) ຂອງມັນມີແບນວິດຂະໜາດໃຫຍ່ (ສູງເຖິງ 20-40 nm) ແລະມີສອງຈຸດສູງສຸດທີ່ສອດຄ້ອງກັບ 1530 nm ແລະ 1550 nm ຕາມລຳດັບ.

ຂໍ້ໄດ້ປຽບຕົ້ນຕໍຂອງເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງ EDFAຄື ອັດຕາກຳໄລສູງ, ແບນວິດຂະໜາດໃຫຍ່, ພະລັງງານຜົນຜະລິດສູງ, ປະສິດທິພາບການສູບນ້ຳສູງ, ການສູນເສຍການແຊກຕ່ຳ, ແລະ ບໍ່ມີຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່ກັບສະຖານະການໂພລາໄຣເຊຊັນ.

ຫຼັກການເຮັດວຽກຂອງເຄື່ອງຂະຫຍາຍສັນຍານເສັ້ນໄຍທີ່ມີສານເສີມ erbium

ເຄື່ອງຂະຫຍາຍສັນຍານເສັ້ນໄຍທີ່ມີສ່ວນປະກອບຂອງ Erbiumເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງ EDFA) ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນປະກອບດ້ວຍເສັ້ນໄຍທີ່ມີສ່ວນປະສົມຂອງ erbium (ຍາວປະມານ 10-30 ແມັດ) ແລະແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງປັ໊ມ. ຫຼັກການເຮັດວຽກແມ່ນວ່າເສັ້ນໄຍທີ່ມີສ່ວນປະສົມຂອງ erbium ສ້າງລັງສີທີ່ຖືກກະຕຸ້ນພາຍໃຕ້ການກະທຳຂອງແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງທີ່ຖືກປັ໊ມ (ຄວາມຍາວຄື່ນ 980 nm ຫຼື 1480 nm), ແລະແສງທີ່ແຜ່ກະຈາຍຈະປ່ຽນແປງໄປຕາມການປ່ຽນແປງຂອງສັນຍານແສງປ້ອນເຂົ້າ, ເຊິ່ງເທົ່າກັບການຂະຫຍາຍສັນຍານແສງປ້ອນເຂົ້າ. ຜົນໄດ້ຮັບສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການຂະຫຍາຍຂອງເຄື່ອງຂະຫຍາຍສັນຍານເສັ້ນໄຍທີ່ມີສ່ວນປະສົມຂອງ Erbium ມັກຈະເປັນ 15-40db, ແລະໄລຍະຫ່າງຂອງການສົ່ງຕໍ່ສາມາດເພີ່ມຂຶ້ນໄດ້ຫຼາຍກວ່າ 100 ກິໂລແມັດ. ດັ່ງນັ້ນ, ຜູ້ຄົນບໍ່ສາມາດຊ່ວຍໄດ້ແຕ່ຖາມວ່າ: ເປັນຫຍັງນັກວິທະຍາສາດຈຶ່ງຄິດທີ່ຈະໃຊ້ erbium ທີ່ມີສ່ວນປະສົມໃນເຄື່ອງຂະຫຍາຍສັນຍານເສັ້ນໄຍເພື່ອເພີ່ມຄວາມເຂັ້ມຂອງຄື້ນແສງ? ພວກເຮົາຮູ້ວ່າ erbium ເປັນອົງປະກອບທີ່ຫາຍາກ, ແລະອົງປະກອບທີ່ຫາຍາກມີລັກສະນະໂຄງສ້າງພິເສດຂອງມັນ. ການເສີມອົງປະກອບທີ່ຫາຍາກໃນອຸປະກອນ optical ໄດ້ຖືກນຳໃຊ້ມາເປັນເວລາດົນນານເພື່ອປັບປຸງປະສິດທິພາບຂອງອຸປະກອນ optical, ສະນັ້ນນີ້ບໍ່ແມ່ນປັດໄຈບັງເອີນ. ນອກຈາກນັ້ນ, ເປັນຫຍັງຄວາມຍາວຄື້ນຂອງແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງຂອງປໍ້າຈຶ່ງຖືກເລືອກຢູ່ທີ່ 980nm ຫຼື 1480nm? ໃນຄວາມເປັນຈິງ, ຄວາມຍາວຄື້ນຂອງແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງຂອງປໍ້າສາມາດເປັນ 520nm, 650nm, 980nm, ແລະ 1480nm, ແຕ່ການປະຕິບັດໄດ້ພິສູດແລ້ວວ່າຄວາມຍາວຄື້ນຂອງເລເຊີແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງປໍ້າ 1480nm ແມ່ນປະສິດທິພາບສູງສຸດ, ຮອງລົງມາແມ່ນຄວາມຍາວຄື້ນຂອງແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງປໍ້າ 980nm.

ໂຄງສ້າງທາງກາຍະພາບ

ໂຄງສ້າງພື້ນຖານຂອງເຄື່ອງຂະຫຍາຍສັນຍານເສັ້ນໄຍທີ່ມີສ່ວນປະກອບຂອງ erbium (ເຄື່ອງຂະຫຍາຍສັນຍານແສງ EDFA). ມີຕົວແຍກສັນຍານຢູ່ປາຍຂາເຂົ້າ ແລະ ປາຍຂາອອກ, ຈຸດປະສົງແມ່ນເພື່ອເຮັດໃຫ້ການສົ່ງສັນຍານແສງທາງດຽວ. ຕົວກະຕຸ້ນປັ໊ມມີຄວາມຍາວຄື້ນ 980nm ຫຼື 1480nm ແລະ ໃຊ້ເພື່ອສະໜອງພະລັງງານ. ໜ້າທີ່ຂອງຕົວເຊື່ອມຕໍ່ແມ່ນເພື່ອເຊື່ອມຕໍ່ສັນຍານແສງເຂົ້າ ແລະ ແສງປັ໊ມເຂົ້າກັບເສັ້ນໄຍທີ່ມີສ່ວນປະກອບຂອງ erbium, ແລະ ໂອນພະລັງງານຂອງແສງປັ໊ມໄປຫາສັນຍານແສງເຂົ້າຜ່ານການກະທຳຂອງເສັ້ນໄຍທີ່ມີສ່ວນປະກອບຂອງ erbium, ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ການຂະຫຍາຍພະລັງງານຂອງສັນຍານແສງເຂົ້າ. ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ພະລັງງານແສງອອກທີ່ສູງຂຶ້ນ ແລະ ດັດຊະນີສຽງລົບກວນຕ່ຳ, ເຄື່ອງຂະຫຍາຍສັນຍານເສັ້ນໄຍທີ່ມີສ່ວນປະກອບຂອງ Erbium ທີ່ໃຊ້ໃນການປະຕິບັດໄດ້ຮັບຮອງເອົາໂຄງສ້າງຂອງແຫຼ່ງປັ໊ມສອງແຫຼ່ງ ຫຼື ຫຼາຍກວ່ານັ້ນທີ່ມີຕົວແຍກສັນຍານຢູ່ກາງເພື່ອແຍກກັນ. ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ເສັ້ນໂຄ້ງການຂະຫຍາຍສັນຍານທີ່ກວ້າງ ແລະ ແປ, ຕົວກອງການຂະຫຍາຍສັນຍານຈະຖືກເພີ່ມເຂົ້າ.

EDFA ປະກອບດ້ວຍຫ້າສ່ວນຫຼັກຄື: ເສັ້ນໄຍ Erbium-doped (EDF), ຕົວເຊື່ອມຕໍ່ແສງ (WDM), ຕົວແຍກແສງ (ISO), ຕົວກອງແສງ, ແລະ ການສະໜອງສູບນ້ຳ. ແຫຼ່ງສູບນ້ຳທີ່ນິຍົມໃຊ້ປະກອບມີ 980nm ແລະ 1480nm, ແລະ ແຫຼ່ງສູບນ້ຳສອງແຫຼ່ງນີ້ມີປະສິດທິພາບການສູບນ້ຳສູງກວ່າ ແລະ ຖືກນຳໃຊ້ຫຼາຍກວ່າ. ສຳປະສິດສຽງລົບກວນຂອງແຫຼ່ງແສງສູບນ້ຳ 980nm ແມ່ນຕ່ຳກວ່າ; ແຫຼ່ງແສງສູບນ້ຳ 1480nm ມີປະສິດທິພາບການສູບນ້ຳສູງກວ່າ ແລະ ສາມາດໄດ້ຮັບພະລັງງານຜົນຜະລິດທີ່ໃຫຍ່ກວ່າ (ສູງກວ່າແຫຼ່ງແສງສູບນ້ຳ 980nm ປະມານ 3dB).

ຂໍ້ໄດ້ປຽບ

1. ຄວາມຍາວຄື່ນປະຕິບັດການສອດຄ່ອງກັບປ່ອງຢ້ຽມການຫຼຸດອ່ອນຂັ້ນຕ່ຳຂອງເສັ້ນໄຍຮູບແບບດຽວ.

2. ປະສິດທິພາບການເຊື່ອມຕໍ່ສູງ. ເນື່ອງຈາກວ່າມັນເປັນເຄື່ອງຂະຫຍາຍສັນຍານເສັ້ນໄຍ, ມັນງ່າຍທີ່ຈະເຊື່ອມຕໍ່ກັບເສັ້ນໄຍສົ່ງຕໍ່.

3. ປະສິດທິພາບການປ່ຽນພະລັງງານສູງ. ແກນຂອງ EDF ມີຂະໜາດນ້ອຍກວ່າເສັ້ນໄຍສົ່ງ, ແລະໄຟສັນຍານ ແລະ ໄຟປັ໊ມຖືກສົ່ງພ້ອມກັນໃນ EDF, ດັ່ງນັ້ນຄວາມສາມາດໃນການເບິ່ງເຫັນຈຶ່ງມີຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຫຼາຍ. ສິ່ງນີ້ເຮັດໃຫ້ການພົວພັນລະຫວ່າງແສງ ແລະ ຕົວກາງທີ່ໄດ້ຮັບ Er ion ເຕັມທີ່, ບວກກັບຄວາມຍາວທີ່ເໝາະສົມຂອງເສັ້ນໄຍທີ່ມີ erbium, ສະນັ້ນປະສິດທິພາບການປ່ຽນພະລັງງານແສງຈຶ່ງສູງ.

4. ກຳໄລສູງ, ດັດຊະນີສຽງລົບກວນຕ່ຳ, ພະລັງງານຜົນຜະລິດສູງ, crosstalk ຕ່ຳລະຫວ່າງຊ່ອງທາງຕ່າງໆ.

5. ລັກສະນະການຮັບທີ່ໝັ້ນຄົງ: EDFA ບໍ່ມີຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່ອຸນຫະພູມ, ແລະ ການຮັບມີຄວາມສຳພັນໜ້ອຍກັບການໂພລາໄລເຊຊັນ.

6. ຄຸນສົມບັດການເພີ່ມສັນຍານແມ່ນບໍ່ຂຶ້ນກັບອັດຕາບິດຂອງລະບົບ ແລະ ຮູບແບບຂໍ້ມູນ.

ຂໍ້ບົກຜ່ອງ

1. ຜົນກະທົບທີ່ບໍ່ເປັນເສັ້ນຊື່: EDFA ຂະຫຍາຍພະລັງງານແສງໂດຍການເພີ່ມພະລັງງານແສງທີ່ສີດເຂົ້າໄປໃນເສັ້ນໄຍ, ແຕ່ໃຫຍ່ກວ່າກໍ່ຍິ່ງດີ. ເມື່ອພະລັງງານແສງເພີ່ມຂຶ້ນໃນລະດັບໜຶ່ງ, ຜົນກະທົບທີ່ບໍ່ເປັນເສັ້ນຊື່ຂອງເສັ້ນໄຍແສງຈະຖືກຜະລິດ. ດັ່ງນັ້ນ, ເມື່ອໃຊ້ເຄື່ອງຂະຫຍາຍສັນຍານເສັ້ນໄຍແສງ, ຄວນເອົາໃຈໃສ່ກັບຄຸນຄ່າຂອງການຄວບຄຸມພະລັງງານແສງເສັ້ນໄຍແສງທີ່ເຂົ້າມາໃນຊ່ອງທາງດຽວ.

2. ຊ່ວງຄວາມຍາວຄື່ນຂອງສັນຍານຮັບແມ່ນຄົງທີ່: ຊ່ວງຄວາມຍາວຄື່ນຂອງສັນຍານເຮັດວຽກຂອງ C-band EDFA ແມ່ນ 1530nm~1561nm; ຊ່ວງຄວາມຍາວຄື່ນຂອງສັນຍານເຮັດວຽກຂອງ L-band EDFA ແມ່ນ 1565nm~1625nm.

3. ແບນວິດການເພີ່ມຄວາມຖີ່ບໍ່ສະໝໍ່າສະເໝີ: ແບນວິດການເພີ່ມຄວາມຖີ່ຂອງເຄື່ອງຂະຫຍາຍສັນຍານເສັ້ນໄຍ EDFA ທີ່ເສີມດ້ວຍ erbium ແມ່ນກວ້າງຫຼາຍ, ແຕ່ລະດັບການເພີ່ມຄວາມຖີ່ຂອງ EDF ເອງບໍ່ຮາບພຽງ. ຕົວກອງການເພີ່ມຄວາມຖີ່ທີ່ຮາບພຽງຕ້ອງໄດ້ຮັບການຮັບຮອງເອົາເພື່ອເຮັດໃຫ້ລະດັບການເພີ່ມຄວາມຖີ່ໃນລະບົບ WDM ຮາບພຽງ.

4. ບັນຫາການກະທົບກະເທືອນຂອງແສງ: ເມື່ອເສັ້ນທາງແສງເປັນປົກກະຕິ, ໄອອອນເອີບີຽມທີ່ຖືກກະຕຸ້ນໂດຍໄຟປັ໊ມຈະຖືກນຳໄປໂດຍໄຟສັນຍານ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງເຮັດໃຫ້ການຂະຫຍາຍຂອງໄຟສັນຍານສຳເລັດ. ຖ້າໄຟສັນຍານເຂົ້າຖືກຕັດສັ້ນລົງ, ເນື່ອງຈາກໄອອອນເອີບີຽມທີ່ປ່ຽນແປງໄດ້ຍັງສືບຕໍ່ສະສົມ, ເມື່ອໄຟສັນຍານເຂົ້າຖືກຟື້ນຟູຄືນມາ, ພະລັງງານຈະເພີ່ມຂຶ້ນ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ເກີດການກະທົບກະເທືອນຂອງແສງ.

5. ວິທີແກ້ໄຂບັນຫາກະແສໄຟຟ້າກະພິບຄືການຮັບຮູ້ໜ້າທີ່ຫຼຸດຜ່ອນພະລັງງານແສງອັດຕະໂນມັດ (APR) ຫຼື ໜ້າທີ່ປິດພະລັງງານແສງອັດຕະໂນມັດ (APSD) ໃນ EDFA, ນັ້ນຄື EDFA ຈະຫຼຸດຜ່ອນພະລັງງານໂດຍອັດຕະໂນມັດ ຫຼື ປິດພະລັງງານໂດຍອັດຕະໂນມັດເມື່ອບໍ່ມີແສງເຂົ້າ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງສະກັດກັ້ນການເກີດຂຶ້ນຂອງປະກົດການກະແສໄຟຟ້າກະພິບ.

ໂໝດແອັບພລິເຄຊັນ

1. ເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງເສີມແມ່ນໃຊ້ເພື່ອເພີ່ມພະລັງຂອງສັນຍານຫຼາຍຄື້ນຫຼັງຈາກຄື້ນເສີມ, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນສົ່ງຕໍ່. ເນື່ອງຈາກພະລັງງານສັນຍານຫຼັງຈາກຄື້ນເສີມໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນໃຫຍ່, ດັດຊະນີສຽງລົບກວນ ແລະ ອັດຕາກຳໄລຂອງເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງຈຶ່ງບໍ່ສູງຫຼາຍ. ມີພະລັງງານສົ່ງອອກທີ່ຂ້ອນຂ້າງໃຫຍ່.

2. ເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງສາຍ, ຫຼັງຈາກເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງພະລັງງານ, ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອຊົດເຊີຍການສູນເສຍການສົ່ງສັນຍານສາຍເປັນໄລຍະ, ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວຕ້ອງການດັດຊະນີສຽງລົບກວນທີ່ຂ້ອນຂ້າງນ້ອຍ ແລະ ພະລັງງານແສງທີ່ອອກມາຫຼາຍ.

3. ເຄື່ອງຂະຫຍາຍສັນຍານລ່ວງໜ້າ: ກ່ອນຕົວແຍກສັນຍານ ແລະ ຫຼັງຈາກເຄື່ອງຂະຫຍາຍສັນຍານສາຍ, ມັນຖືກໃຊ້ເພື່ອຂະຫຍາຍສັນຍານ ແລະ ປັບປຸງຄວາມອ່ອນໄຫວຂອງຕົວຮັບ (ໃນກໍລະນີທີ່ອັດຕາສ່ວນສັນຍານຕໍ່ສຽງລົບກວນທາງແສງ (OSNR) ຕອບສະໜອງຄວາມຕ້ອງການ, ພະລັງງານປ້ອນຂໍ້ມູນຂະໜາດໃຫຍ່ກວ່າສາມາດສະກັດກັ້ນສຽງລົບກວນຂອງຕົວຮັບເອງ ແລະ ປັບປຸງຄວາມອ່ອນໄຫວຂອງການຮັບ), ແລະ ດັດຊະນີສຽງລົບກວນແມ່ນນ້ອຍຫຼາຍ. ບໍ່ມີຄວາມຕ້ອງການຫຼາຍກ່ຽວກັບພະລັງງານສົ່ງອອກ.