1. Classification deFiberAmplificateurs
Il existe trois principaux types d'amplificateurs optiques:
(1) amplificateur optique semi-conducteur (SOA, amplificateur optique semi-conducteur);
(2) Amplificateurs de fibres optiques dopés avec des éléments de terres rares (erbium er, thulium TM, praseodymium pr, rubidium nd, etc.), principalement des amplificateurs à fibres dopées par erbium (EDFA), ainsi que les amplificateurs de fibres dopés au thulium (TDFA) et les amplificateurs de fibres dopés au praseodymium (PDFA), etc.
(3) Amplificateurs de fibres non linéaires, principalement des amplificateurs Raman en fibre (FRA, amplificateur de fibre Raman). La comparaison des performances principale de ces amplificateurs optiques est montrée dans le tableau
EDFA (amplificateur à fibres dopés Erbium)
Un système laser à plusieurs niveaux peut être formé en dopant la fibre de quartz avec des éléments de terres rares (tels que ND, ER, PR, TM, etc.), et la lumière du signal d'entrée est directement amplifiée sous l'action de la lumière de la pompe. Après avoir fourni des commentaires appropriés, un laser en fibre est formé. La longueur d'onde de travail de l'amplificateur à fibres dopé ND est de 1060 nm et 1330 nm, et son développement et son application sont limités en raison de l'écart par rapport au meilleur port de communication de fibre optique et autres raisons. Les longueurs d'onde de fonctionnement de l'EDFA et du PDFA sont respectivement dans la fenêtre de la perte la plus basse (1550 nm) et de la longueur d'onde de dispersion nulle (1300 nm) de communication optique en fibre, et le TDFA fonctionne dans la bande S, qui conviennent très bien aux applications de système de communication de fibre optique. En particulier l'EDFA, le développement le plus rapide, a été pratique.
LePRinciple d'Edfa
La structure de base de l'EDFA est illustrée à la figure 1 (a), qui est principalement composée d'un milieu actif (fibre de silice dopé à l'erbium environ des dizaines de mètres de long, avec un diamètre de base de 3-5 microns et une concentration de dopage de (25-1000) x10-6), une source de lumière de pompe (990 ou 1480NM LD), un coupléré optique et un isolateur optique. La lumière du signal et la lumière de la pompe peuvent se propager dans la même direction (pompage de codirection), des directions opposées (pompage inversé) ou les deux directions (pompage bidirectionnel) dans la fibre d'erverie. Lorsque la lumière du signal et la lumière de la pompe sont injectées dans la fibre erbium en même temps, les ions erbium sont excités à un niveau d'énergie élevé sous l'action de la lumière de la pompe (figure 1 (b), un système à trois niveaux), et se décomposent rapidement au niveau d'énergie métastable, lorsqu'il revient à l'état fondamental sous l'action du signal incident, il émet des photons correspondant à la lumière du signal, afin que le signal soit-il. La figure 1 (c) est son spectre d'émission spontanée amplifiée (ASE) avec une grande bande passante (jusqu'à 20-40 nm) et deux pics correspondant respectivement à 1530 nm et 1550 nm respectivement.
Les principaux avantages de l'EDFA sont les gains élevés, la large bande passante, la puissance de sortie élevée, l'efficacité élevée de la pompe, la faible perte d'insertion et l'insensibilité à l'état de polarisation.
2. Problèmes avec les amplificateurs de fibres optiques
Bien que l'amplificateur optique (en particulier l'EDFA) présente de nombreux avantages exceptionnels, ce n'est pas un amplificateur idéal. En plus du bruit supplémentaire qui réduit le SNR du signal, il existe d'autres lacunes, telles que:
- inégale du spectre de gain dans la bande passante de l'amplificateur affecte les performances d'amplification multicanal;
- Lorsque les amplificateurs optiques sont en cascade, les effets du bruit ASE, de la dispersion des fibres et des effets non linéaires s'accumuleront.
Ces problèmes doivent être pris en compte dans la conception de l'application et du système.
3. Application de l'amplificateur optique dans le système de communication en fibre optique
Dans le système de communication des fibres optiques, leAmplificateur à fibre optiquePeut être utilisé non seulement comme amplificateur de boost de puissance de l'émetteur pour augmenter la puissance de transmission, mais également comme préamplificateur du récepteur pour améliorer la sensibilité à la réception, et peut également remplacer le répéteur optique optique optique optique, pour prolonger la distance de transmission et réaliser la communication entièrement optique.
Dans les systèmes de communication de fibres optiques, les principaux facteurs limitant la distance de transmission sont la perte et la dispersion de la fibre optique. En utilisant une source de lumière à spectre étroit ou en travaillant près de la longueur d'onde de dispersion zéro, l'influence de la dispersion des fibres est petite. Ce système n'a pas besoin d'effectuer une régénération complète de synchronisation du signal (relais 3R) à chaque station de relais. Il est suffisant pour amplifier directement le signal optique avec un amplificateur optique (relais 1R). Les amplificateurs optiques peuvent être utilisés non seulement dans les systèmes de tronc longue distance, mais également dans les réseaux de distribution de fibres optiques, en particulier dans les systèmes WDM, pour amplifier plusieurs canaux simultanément.
1) Application d'amplificateurs optiques dans les systèmes de communication de fibres optiques du tronc
La figure 2 est un diagramme schématique de l'application de l'amplificateur optique dans le système de communication de fibre optique du tronc. (a) L'image montre que l'amplificateur optique est utilisé comme amplificateur de boost de puissance de l'émetteur et le préamplificateur du récepteur afin que la distance non répandue soit doublée. Par exemple, en adoptant EDFA, la transmission du système La distance de 1,8 Go / s augmente de 120 km à 250 km ou même atteint 400 km. La figure 2 (b) - (d) est l'application d'amplificateurs optiques dans les systèmes multi-liais; La figure (b) est le mode de relais 3R traditionnel; La figure (c) est le mode de relais mixte des répéteurs 3R et des amplificateurs optiques; Figure 2 (d) Il s'agit d'un mode de relais tout optique; Dans un système de communication entièrement optique, il n'inclut pas les circuits de synchronisation et de régénération, il est donc transparent, et il n'y a pas de restriction de «moustache électronique». Tant que l'équipement d'envoi et de réception aux deux extrémités est remplacé, il est facile de passer d'un taux bas à un taux élevé et l'amplificateur optique n'a pas besoin d'être remplacé.
2) Application de l'amplificateur optique dans le réseau de distribution de fibres optiques
Les avantages de puissance à haute puissance des amplificateurs optiques (en particulier EDFA) sont très utiles dans les réseaux de distribution à large bande (tels queChatvRéseaux). Le réseau CATV traditionnel adopte un câble coaxial, qui doit être amplifié tous les centaines de mètres, et le rayon de service du réseau est d'environ 7 km. Le réseau CATV à fibre optique utilisant des amplificateurs optiques peut non seulement augmenter considérablement le nombre d'utilisateurs distribués, mais aussi étendre considérablement le chemin du réseau. Des développements récents ont montré que la distribution des fibres optiques / hybrides (HFC) attire les forces des deux et a une forte compétitivité.
La figure 4 est un exemple de réseau de distribution de fibres optiques pour la modulation AM-VSB de 35 chaînes de télévision. La source lumineuse de l'émetteur est DFB-LD avec une longueur d'onde de 1550 nm et une puissance de sortie de 3,3 dbm. En utilisant EDFA à 4 niveaux comme amplificateur de distribution de puissance, sa puissance d'entrée est d'environ -6 dbm et sa puissance de sortie est d'environ 13 dbm. Sensibilité au récepteur optique -9.2d Bm. Après 4 niveaux de distribution, le nombre total d'utilisateurs a atteint 4,2 millions et le chemin du réseau est supérieur à des dizaines de kilomètres. Le rapport signal / bruit pondéré du test était supérieur à 45 dB, et l'EDFA n'a pas provoqué de réduction des CSO.
Heure du poste: avr-23-2023