Оптичка појачала побољшавају јачину сигнала
Nov 25, 2025|
У везама са влакнима или слободним{0}}просторима, оптички сигнали постепено губе снагу. Губитак долази из неколико извора-апсорпције влакана, расипања интерфејса и лошег спајања конектора. Једномодно влакно на 1550 нм обично има слабљење око 0,2–0,5 дБ/км, а на великим удаљеностима (50 км+), сигнал може пасти испод онога што пријемник може поуздано да открије. У стварном-светском примену, старија влакна често показују веће губитке од теорије, обично због лоших веза или микро-савијања.
Амплифицатион Метходс
Оптички појачивачипојачати јачину сигнала без претварања у електрични облик. Принцип је једноставан: убаците ослабљену светлост у медијум за појачавање, где она ступа у интеракцију са побуђеним честицама да генерише више фотона. Енергија долази од оптичког пумпања или убризгавања електричне струје. Пумпа ствара инверзију популације, омогућавајући фотонима сигнала да покрену додатну емисију фотона-у суштини оптичко појачање.
У пракси, избор методе пумпања зависи од пропусног опсега појачања и потреба за снагом. Појачала са влакнима обично користе оптичко пумпање, док се полупроводничка појачала покрећу електричним путем.
Примена у комуникационим мрежама
Мреже{0}}на даљину обично постављају појачало на сваких 80–100 км да би се компензовао губитак влакана. Појачање појачала се обично креће од 20-30 дБ, остављајући извесну маргину за старење или одржавање.
У метрополитанским мрежама, сигнали се деле на више дестинација. Свака подела 1:2 узрокује губитак од отприлике 3 дБ. Постављање појачала након разделника враћа сваку грану на употребљиве нивое. Пред-појачала испред пријемника су такође уобичајена-они појачавају слабе сигнале тако да пријемнику није потребна екстремна осетљивост.
Карактеристике појачања
Појачање зависи од снаге пумпе, таласне дужине сигнала и улазне снаге. При малим улазним снагама, појачало ради линеарно и појачање је стабилно. При великим улазним снагама, ускладиштена енергија се исцрпљује, појачање опада-ово је засићење и ограничава максималан излаз.
Ширина опсега појачања одређује које таласне дужине могу бити појачане. Појачала са влакнима допираном ретком{1}}земљом- покривају 30–40 нм у Ц- или Л-опсегу; полупроводнички појачивачи покривају шири спектар, понекад преко 100 нм, али са нижим вршним појачањем.
Температура је такође важна. Високе температуре повећавају интеракције фонона, благо смањујући појачање. Инсталације на отвореном обично укључују термичку контролу да би остала стабилна од -5 степени до +70 степени.
Додатак буке
Појачала додају шум, углавном од фотона спонтане емисије унутар пропусног опсега сигнала. Цифре буке су типично 3–7 дБ. Када се каскадно повеже више појачала, шум се акумулира. Након 10 фаза, СНР може пасти за 30–70 дБ у поређењу са неамплификованим системом, тако да дизајнери морају пажљиво да планирају дуге везе.
Захтеви за напајање
Појачала са влакнима обично требају снагу пумпе од 100–500 мВ (980 нм или 1480 нм). Већа снага пумпе повећава излаз, али на крају постиже засићење са све мањим повратом.
Потрошња електричне енергије: влакнасти појачивачи са ласерима пумпе и контролном електроником обично троше 5–20 В; полупроводнички појачивачи троше 1–5 В. Постројења велике-снаге са хлађењем могу удвостручити укупну потрошњу.
Разматрање инсталације
Када инсталирате, пратите повратни губитак улазно/излазног конектора-обично испод -45 дБ-да бисте избегли осцилације. Већина појачала укључује изолаторе за блокирање рефлексије.
Фактори животне средине су битни: висока влажност може да се кондензује на оптици, вибрације могу да погрешно поравнају компоненте, ваздушним путевима су потребна кућишта отпорна на временске услове, а подземни сводови захтевају заштиту од воде и притиска тла.
Спецификације перформанси
Кључне спецификације укључују:
Мали{0}}појачање сигнала: појачање при малој улазној снази
Излазна снага засићења: максимална испоручива снага
Добити равност: важно за системе са више{0}}таласних дужина
Појачање{0}}зависно од поларизације: осетљивост на поларизацију улаза
Динамичке апликације такође треба да узму у обзир добијање времена опоравка. Брз опоравак (<1 μs) suits packet-switched networks; slower recovery (10–100 μs) is enough for circuit-switched systems.
Таласна дужина{0}}Операција специфична
За различите таласне дужине потребна су различита појачала:
1550 нм: ербијум{1}}допирани влакнасти појачивачи (ЕДФА)
1310 нм: Полупроводнички појачивачи или Раманово појачање
1625–1675 нм: појачивачи влакана допираних тулијем- или бизмутом-
Системима са више{0}}опсега су потребни посебни ланци појачала за сваки опсег, што повећава цену и сложеност.
Мониторинг и контрола
Појачала обично имају системе за праћење, који користе мали део улаза/излаза за праћење снаге. Аутоматска контрола појачања одржава појачање стабилним. Контролне петље прилагођавају струју пумпе или оптичке атенуаторе да би се носили са варијацијама улаза или помаком пумпе.
Даљинско управљање омогућава преглед статуса-снаге, струје пумпе, температуре итд. – и шаље аларме за ненормалне услове, смањујући посете на терену.