Руководство по технологии и тестированию систем WDM - Жирар А.
Скачать (прямая ссылка):
• В режиме наименьшего шума (область А, рис. 2.23) - как предусилитель перед приемником. Предусилитель повышает мощность слабого сигнала в конце линии связи. Предусилитель практически всегда используется вместе с узкополосным фильтром.
Усилитель EDFA имеет неравномерное спектральное распределение коэффициента усиления для слабых входных сигналов (рис. 2.24).
зі
в
ГЛАВА 2
ОСНОВЫ
Рис. 2.24. Типовое спектральное распределение коэффициента усиления EDFA
В спектральном распределении коэффициента усиления EDFA имеется широкий максимум на длине волны 1535 нм и относительно ровная область между 1540 нм и 1 560 нм. Эта узкая область шириной около 20 нм и является рабочим диапазоном усилителя EDFA, в пределах которого должны лежать длины волн всех каналов систем
DWDM.
Было предложено множество методов, позволяющих выровнять спектр усиления и расширить рабочий диапазон усилителя EDFA до 40 нм и более. Ровный спектр усиления необходим для того, чтобы при прохождении последовательно расположенных по линии связи усилителей EDFA происходило равномерное усиление сигналов с различными длинами волн. В усилителе LWEDFA, описанном выше, верхняя граница рабочего диапазона достигает 1 61 0 нм. Это позволяет передавать каналы DWDM в обеих направлениях в двух взаимно не пересекающихся окнах и в тоже время снижает уровень технических требований при более плотной упаковке каналов DWDM.
В современных усилителях EDFA имеется ряд компонентов, которые увеличивают их надежность. Изоляторы подавляют обратное распространение усиленной спонтанной эмиссии ASE и предохраняют усилитель от попадания всевозможных отраженных сигналов и излучения накачки от EDFA, расположенных ниже по линии связи. Устройства компенсации дисперсии выравнивают временные задержки, возникающие при распространении сигналов различных длин волн, особенно между двумя каскадами двухкаскадного EDFA (рис. 2.22-d).
В современных EDFA используется волокно на кварцевой или фторидной основе. Применение других материалов пока находится в стадии исследования. Оба типа волокна имеют практически одинаковую внутреннюю структуру, но волокно на фторидной основе обеспечивает более высокий уровень легирования эрбием. Обе технологии обеспечивают приемлемое усиление в окне 1 525-1 560 нм, однако, спектральное распределение коэффициента усиления для усилителей EDFA на кварцевой основе менее однородное, чем для усилителей на фторидной основе (см. рис.
2.25).
ГЛАВА 2
ОСНОВЫ
а)
b)
1530 1535 1540 1545 1550 1555 1560 Длина волны, нм
1530 1535 1540 1545 1550 1555 1560 Длина волны, нм
Рис. 2.25-а Спектральное распределение коэффициента усиления EDFA на кварцевой основе
Рис. 2.25-b Спектральное распределение коэффициента усиления EDFA на фторидной основе
Усилители EDFA на кварцевой основе раньше появились на рынке и получили более широкое распространение благодаря низкому коэффициенту шума и широкому рабочему диапазону. Усилители EDFA на фторидной основе имеют несколько более широкий рабочий диапазон и намного более равномерное спектральное распределение коэффициента усиления, но при этом обладают и более высоким уровнем шума.
Другие методы усиления оптических сигналов
Помимо EDFA, имеются и другие варианты оптических усилителей. Альтернативные разработки направлены как на расширение или смещение рабочего диапазона, так и на упрощение конструкции и, соответственно, уменьшение стоимости оптических усилителей.
Один из подходов заключается в использовании в качестве легирующей добавки не эрбия, а празеодима. Усилитель на волокне на фторидной основе, легированном празеодимом PDFFA (Praseodymium Doped Fluoride-based Fiber Amplifier) усиливает сигналы в области длины волны 1 31 0 нм. Усилители PDFFA обладают низкой дисторсией и низким уровнем коэффициента шума, но энергетически менее эффективны, чем усилители EDFA. Мощность выходного сигнала усилителя PDFFA в режиме насыщения достаточно высока, а коэффициент его усиления не зависит от поляризации, также как и у усилителя EDFA. Хотя затухание сигнала в оптическом волокне в области длины волны 1 31 0 нм несколько выше, чем в области длины волны 1 550 нм, (см. рис. 2.26), дисперсия в области длины волны 1 31 0 нм ниже и достичь высокой мощности лазера намного легче.
К сожалению, приемлемая эффективность накачки для волокна, легированного празеодимом, достигается только тогда, когда его диаметр значительно меньше диаметра стандартного волокна. Из-за разности диаметров волокон на обеих стыках возникают оптические потери. Достаточно сложно обеспечить механическую надежность стыков. В настоящее время нет экономичных способов решения этих
ГЛАВА 2
ОСНОВЫ
проблем, а потому возможность широкого коммерческого использования усилителей PDFFA пока исключена.
1200 1300 1400 1500 1600 1700
Длина волны,нм
Рис. 2.26. Спектральное распределение коэффициента затухания для стандартного одномодового волокна
Другая комбинация, которая исследуется в настоящий момент - волокно и тулий. Усилитель на волокне на фторидной основе, легированном тулием TDFFA (Thulium Doped Fluoride-based Fiber Amplifier) имеет два рабочих диапазона: в области длины волны 1460 нм и в области длины волны 1650 нм. К его преимуществам относятся высокая мощность выходного сигнала в режиме насыщения, не зависящий от поляризации коэффициент усиления и низкий коэффициент шума. В усилителях с очень высокой мощностью выходного сигнала в качестве легирующей примеси используется также иттербий.
