Optiniai stiprintuvai pagerina signalo stiprumą
Nov 25, 2025|
Šviesolaidžio ar laisvos{0}}erdvės linijose optiniai signalai palaipsniui praranda stiprumą. Prarandama dėl kelių šaltinių-pluošto absorbcija, sąsajos sklaida ir prastas jungties sujungimas. Vienmo -modemo pluošto, esant 1550 nm, slopinimas paprastai yra apie 0,2–0,5 dB/km, o dideliais atstumais (50 km+) signalas gali nukristi žemiau to, ką imtuvas gali patikimai aptikti. Realiame{11}}pasaulyje senesnių skaidulų nuostoliai dažnai būna didesni nei teoriškai, dažniausiai dėl blogų jungčių arba mikro{12}}lenkimų.
Amplifikacijos metodai
Optiniai stiprintuvaipadidinti signalo stiprumą, nekeičiant jo į elektrinę formą. Principas yra paprastas: tiekkite susilpnintą šviesą į stiprinimo terpę, kur ji sąveikauja su sužadintomis dalelėmis, kad sukurtų daugiau fotonų. Energija gaunama iš optinio siurbimo arba elektros srovės įpurškimo. Siurblys sukuria populiacijos inversiją, leidžiančią signalo fotonams suaktyvinti papildomą fotonų emisiją{3}}, iš esmės optinį stiprinimą.
Praktiškai siurbimo metodo pasirinkimas priklauso nuo pralaidumo ir galios poreikių. Skaiduliniai stiprintuvai paprastai naudoja optinį siurbimą, o puslaidininkiniai stiprintuvai yra varomi elektra.
Diegimas ryšių tinkluose
Tolimųjų nuotolių{0}} tinkluose paprastai kas 80–100 km įdedamas stiprintuvas, kad kompensuotų skaidulų praradimą. Stiprintuvo stiprinimas paprastai svyruoja nuo 20–30 dB, paliekant tam tikrą ribą senėjimui ar priežiūrai.
Didmiesčių tinkluose signalai skirstomi į kelias paskirties vietas. Kiekvienas padalijimas santykiu 1:2 sukelia maždaug 3 dB nuostolius. Įdėjus stiprintuvą po skirstytuvo, kiekviena šaka atkuriama iki tinkamo lygio. Išankstiniai-stiprintuvai prieš imtuvus taip pat yra įprasti-jie sustiprina silpnus signalus, todėl imtuvui nereikia ypatingo jautrumo.
Įgyti charakteristikas
Stiprinimas priklauso nuo siurblio galios, signalo bangos ilgio ir įvesties galios. Esant mažoms įėjimo galioms, stiprintuvas veikia tiesiškai, o stiprinimas yra stabilus. Esant didelei įvesties galiai, sukaupta energija išeikvojama, stiprinimas sumažėja-tai yra prisotinimas ir riboja didžiausią galią.
Stiprinimo dažnių juostos plotis nustato, kurie bangos ilgiai gali būti sustiprinti. Retieji-žemės- legiruoti skaiduliniai stiprintuvai apima 30–40 nm C- arba L- juostoje; puslaidininkiniai stiprintuvai apima platesnius spektrus, kartais virš 100 nm, bet su mažesniu didžiausiu stiprėjimu.
Temperatūra taip pat svarbi. Aukšta temperatūra padidina fononų sąveiką, šiek tiek sumažindama stiprinimą. Lauko įrenginiuose paprastai yra šilumos kontrolė, kuri užtikrina stabilumą nuo -5 laipsnių iki +70 laipsnių.
Triukšmo papildymas
Stiprintuvai padidina triukšmą, daugiausia dėl spontaniškos spinduliuotės fotonų signalo juostos pločio. Triukšmo rodikliai paprastai yra 3–7 dB. Sujungus kelis stiprintuvus, kaupiasi triukšmas. Po 10 etapų SNR gali sumažėti 30–70 dB, palyginti su nestiprinta sistema, todėl dizaineriai turi kruopščiai planuoti ilgas nuorodas.
Galios reikalavimai
Skaiduliniams stiprintuvams paprastai reikia 100–500 mW siurblio galios (980 nm arba 1480 nm). Didesnė siurblio galia padidina galią, bet galiausiai pasiekia prisotinimą ir mažėja grąža.
Elektros sąnaudos: skaiduliniai stiprintuvai su siurblio lazeriais ir valdymo elektronika dažniausiai sunaudoja 5–20 W; puslaidininkiniai stiprintuvai sunaudoja 1–5 W. Didelės-galios sąrankos su aušinimu gali padvigubinti bendrą suvartojimą.
Diegimo svarstymai
Diegdami stebėkite, kad laikrodžio įvesties / išvesties jungties grįžtamasis nuostolis-paprastai mažesnis nei -45 dB, kad būtų išvengta svyravimų. Daugumoje stiprintuvų yra izoliatoriai, kurie blokuoja atspindžius.
Aplinkos veiksniai yra svarbūs: didelė drėgmė gali kondensuotis ant optikos, vibracija gali iškreipti komponentus, oro maršrutams reikia atsparių oro sąlygoms korpusų, o požeminiams skliautams reikalinga vandens ir dirvožemio slėgio apsauga.
Veikimo specifikacijos
Pagrindinės specifikacijos apima:
Mažas{0}}signalo stiprinimas: stiprinimas esant mažai įėjimo galiai
Sodrumo išėjimo galia: didžiausia tiekiama galia
Įgyti lygumo: svarbu kelių bangų ilgių sistemoms
Nuo poliarizacijos{0}}priklauso stiprinimas: jautrumas įvesties poliarizacijai
Dinaminėms programoms taip pat reikia atsižvelgti į atkūrimo laiką. Greitas atsigavimas (<1 μs) suits packet-switched networks; slower recovery (10–100 μs) is enough for circuit-switched systems.
Bangos ilgio-Speciali operacija
Skirtingoms bangų ilgio juostoms reikia skirtingų stiprintuvų:
1550 nm: Erbio legiruoti skaiduliniai stiprintuvai (EDFA)
1310 nm: puslaidininkiniai stiprintuvai arba Ramano stiprinimas
1625–1675 nm: tuliu- arba bismutu- legiruoti skaiduliniai stiprintuvai
Kelių{0}}juosčių sistemoms reikia atskirų stiprintuvų grandinių kiekvienai juostai, o tai padidina išlaidas ir sudėtingumą.
Stebėjimas ir kontrolė
Stiprintuvai paprastai turi stebėjimo sistemas, paliečiančias nedidelę įvesties / išvesties dalį, kad būtų galima stebėti galią. Automatinis stiprinimo valdymas palaiko stiprinimo stabilumą. Valdymo kilpos reguliuoja siurblio srovę arba optinius slopintuvus, kad būtų galima valdyti įvesties pokyčius arba siurblio poslinkį.
Nuotolinis valdymas leidžia peržiūrėti būseną-maitinimą, siurblio srovę, temperatūrą ir kt. ir siunčia įspėjimus apie neįprastas sąlygas, todėl sumažėja apsilankymų lauke skaičius.