Penguat optik meningkatkan kekuatan isyarat
Nov 25, 2025|
Dalam serat atau percuma - pautan ruang, isyarat optik secara beransur -ansur kehilangan kekuatan. Kerugian datang dari beberapa sumber - penyerapan serat, penyebaran antara muka, dan gandingan penyambung yang lemah. Serat mod tunggal - pada 1550 nm biasanya mempunyai pelemahan sekitar 0.2-0.5 dB/km, dan jauhnya jarak jauh (50 km+), isyarat boleh jatuh di bawah apa yang penerima dapat dikesan dengan pasti. Dalam penyebaran dunia -, serat yang lebih tua sering menunjukkan kerugian yang lebih tinggi daripada teori, biasanya disebabkan oleh sambungan yang buruk atau mikro - selekoh.
Kaedah penguatan
Penguat optikmeningkatkan kekuatan isyarat tanpa menukarnya kepada bentuk elektrik. Prinsipnya adalah mudah: memberi makan cahaya yang lemah ke dalam medium keuntungan, di mana ia berinteraksi dengan zarah -zarah yang teruja untuk menghasilkan lebih banyak foton. Tenaga berasal dari pam optik atau suntikan semasa elektrik. Pam ini mencipta penyongsangan populasi, yang membolehkan foton isyarat mencetuskan pelepasan foton tambahan - pada dasarnya penguatan optik.
Dalam praktiknya, memilih kaedah pam bergantung kepada jalur lebar dan keperluan kuasa. Penguat gentian biasanya menggunakan pam optik, manakala penguat semikonduktor didorong secara elektrik.
Penggunaan dalam rangkaian komunikasi
Long - rangkaian haul biasanya meletakkan penguat setiap 80-100 km untuk mengimbangi kehilangan serat. Penguat keuntungan biasanya berkisar antara 20-30 dB, meninggalkan beberapa margin untuk penuaan atau penyelenggaraan.
Dalam rangkaian metropolitan, isyarat dibahagikan kepada pelbagai destinasi. Setiap 1: 2 pecahan menyebabkan kira -kira 3 dB kehilangan. Meletakkan penguat selepas splitter mengembalikan setiap cawangan ke tahap yang boleh digunakan. Pra - penguat di hadapan penerima juga biasa - mereka meningkatkan isyarat lemah supaya penerima tidak memerlukan kepekaan yang melampau.
Memperoleh ciri -ciri
Keuntungan bergantung kepada kuasa pam, panjang gelombang isyarat, dan kuasa input. Pada kuasa input yang rendah, penguat beroperasi secara linear dan keuntungan stabil. Pada kuasa input yang tinggi, kekurangan tenaga yang disimpan, titisan - Ini adalah ketepuan dan mengehadkan output maksimum.
Dapatkan jalur lebar menentukan panjang gelombang yang dapat dikuatkan. Rare - Earth - penguat serat doped meliputi 30-40 nm dalam C - atau L - band; Penguat semikonduktor meliputi spektrum yang lebih luas, kadang -kadang melebihi 100 nm, tetapi dengan keuntungan puncak yang lebih rendah.
Perkara suhu juga. Suhu tinggi meningkatkan interaksi phonon, sedikit mengurangkan keuntungan. Pemasangan luar biasanya termasuk kawalan terma untuk kekal stabil dari -5 darjah ke +70 darjah.
Penambahan bunyi
Penguat menambah bunyi, terutamanya dari foton pelepasan spontan dalam jalur lebar isyarat. Angka bunyi biasanya 3-7 dB. Apabila penguat berganda dilancarkan, bunyi bising berkumpul. Selepas 10 peringkat, SNR boleh menurunkan 30-70 dB berbanding dengan sistem yang tidak diperkuat, jadi pereka perlu merancang dengan teliti untuk pautan panjang.
Keperluan kuasa
Penguat serat biasanya memerlukan kuasa pam 100-500 mW (980 nm atau 1480 nm). Kuasa pam yang lebih tinggi menimbulkan output tetapi akhirnya mencecah ketepuan dengan pulangan yang berkurangan.
Penggunaan elektrik: Penguat gentian dengan laser pam dan kawalan elektronik biasanya menarik 5-20 W; Penguat semikonduktor menggunakan 1-5 W. tinggi - persediaan kuasa dengan penyejukan boleh menggandakan jumlah penggunaan.
Pertimbangan pemasangan
Apabila memasang, tonton Input/Output Connector Return Rugi - biasanya di bawah - 45 dB-untuk mengelakkan ayunan. Kebanyakan penguat termasuk isolator untuk menghalang pantulan.
Faktor Alam Sekitar Matter: Kelembapan yang tinggi boleh memadamkan optik, getaran boleh mengelirukan komponen, laluan udara memerlukan perumahan cuaca, dan peti besi bawah tanah memerlukan perlindungan tekanan air dan tanah.
Spesifikasi prestasi
Spesifikasi utama termasuk:
Kecil - keuntungan isyarat: penguatan pada kuasa input yang rendah
Kuasa output tepu: Kuasa yang boleh disampaikan maksimum
Mendapat kebosanan: penting untuk sistem panjang - panjang gelombang
Polarisasi - keuntungan bergantung: Kepekaan terhadap polarisasi input
Aplikasi dinamik juga perlu mempertimbangkan untuk mendapatkan masa pemulihan. Pemulihan pantas (<1 μs) suits packet-switched networks; slower recovery (10–100 μs) is enough for circuit-switched systems.
Operasi Khusus -
Band panjang gelombang yang berbeza memerlukan penguat yang berbeza:
1550 nm: Erbium - penguat serat doped (EDFA)
1310 nm: Penguat semikonduktor atau penguatan Raman
1625-1675 nm: thulium - atau bismut - penguat gentian doped
Multi - Sistem band memerlukan rantai penguat berasingan untuk setiap band, yang meningkatkan kos dan kerumitan.
Pemantauan dan kawalan
Penguat biasanya mempunyai sistem pemantauan, mengetuk sebahagian kecil daripada input/output untuk mengesan kuasa. Kawalan keuntungan automatik menyimpan amplifikasi stabil. Kawalan gelung menyesuaikan arus pam atau attenuators optik untuk mengendalikan variasi input atau drift pam.
Pengurusan jauh membolehkan status tontonan - kuasa, arus pam, suhu, dan lain-lain-dan menghantar penggera untuk keadaan yang tidak normal, mengurangkan lawatan lapangan.