Επιλέξτε Ιδανικούς Οπτικούς Ενισχυτές από τις Ιδιότητες
Κατά την αγορά ενός οπτικού ενισχυτή, τι πρέπει να εξετάσουμε εκτός από την τιμή; Φυσικά, είναι η ποιότητα. Αλλά πώς μπορούμε να καθορίσουμε την ποιότητα καλή ή όχι; Τότε πρόκειται για τις ιδιότητες. Υπάρχουν κυρίως τρεις πτυχές που πρέπει να εξεταστούν ανάλογα με τις ιδιότητες των οπτικών ενισχυτών.
1. Κέρδος, ισχύ εισόδου και ισχύ εξόδου
Η πιο βασική ιδιότητα ενός οπτικού ενισχυτή είναι το κέρδος λειτουργίας του, το οποίο είναι το μέγεθος με το οποίο ενισχύεται το οπτικό σήμα εισόδου. Το κέρδος τυπικά μετριέται σε dB και κυμαίνεται από 10 έως 30 dB. Ένα κέρδος 10 dB σημαίνει ότι το οπτικό σήμα εισόδου ενισχύεται κατά ένα συντελεστή 10, ενώ ένα κέρδος 30 dB σημαίνει ότι το οπτικό σήμα εισόδου ενισχύεται κατά ένα συντελεστή 1000.
Μερικοί ενισχυτές έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν με ένα απλό προκαθορισμένο κέρδος, ενώ άλλοι μπορούν να υποστηρίξουν ένα εύρος τιμών κέρδους λειτουργίας, που επιτρέπει στον ενισχυτή να απευθύνεται σε διαφορετικές εφαρμογές και λειτουργίες. Εκτός από το κέρδος, ένας ενισχυτής χαρακτηρίζεται επίσης από το εύρος υποστηριζόμενων οπτικών δυνάμεων εισόδου και εξόδου. Συγκεκριμένα, μια βασική προδιαγραφή του ενισχυτή είναι η μέγιστη ισχύς εξόδου που μπορεί να υποστηριχθεί, που επίσης αναφέρεται ως κορεσμένη ισχύ εξόδου. Αυτή η παράμετρος είναι συχνά κρίσιμη για τον προσδιορισμό του κόστους των ενισχυτών.
Σε γενικές γραμμές, οι οπτικοί ενισχυτές μπορούν να ταξινομηθούν είτε ως μονής καναλιού είτε ως πολυκάναλοι (WDM). Όπως υποδηλώνει το όνομά τους, οι ενισχυτές ενός καναλιού έχουν σχεδιαστεί για να ενισχύουν μόνο ένα μοναδικό οπτικό κανάλι, το οποίο μπορεί να τοποθετηθεί οπουδήποτε εντός συγκεκριμένης ζώνης, όπως η ζώνη C (1528 έως 1564 nm). Οι ενισχυτές ενός καναλιού, π.χ. ο ενισχυτής ενισχυτή οπτικών ινών Erbium (EDFA), μπορούν συνήθως να λειτουργούν σε ένα ευρύ φάσμα λειτουργικών κερδών και απαιτούν σχετικά χαμηλά επίπεδα ισχύος εξόδου.
Αντίθετα, ο ενισχυτής WDM είναι σχεδιασμένος να λειτουργεί όταν οποιοσδήποτε αριθμός καναλιών (εντός συγκεκριμένης ζώνης) εισάγεται στον ενισχυτή. Μια σημαντική ιδιότητα των ενισχυτών WDM είναι η επίπεδη κέρδος, η οποία είναι η μεταβολή του κέρδους για διαφορετικά κανάλια. Εάν το κέρδος δεν είναι επίπεδο, διαφορετικά κανάλια WDM θα έχουν διαφορετικό κέρδος, το οποίο μπορεί να συσσωρευτεί κατά μήκος μιας αλυσίδας ενισχυτών που οδηγεί σε μεγάλη αναντιστοιχία μεταξύ καναλιών στο τέλος του συνδέσμου.
Προκειμένου να διατηρηθεί το επίπεδο κέρδος, οι περισσότεροι ενισχυτές WDM χαμηλής απόδοσης υποστηρίζουν μόνο ένα κέρδος λειτουργίας ή ένα σχετικά μικρό εύρος κέρδους. Οι ενισχυτές WDM που παρέχουν τόσο επίπεδη κέρδη όσο και μεγάλο εύρος λειτουργικών κερδών απαιτούν πιο περίπλοκο σχεδιασμό. Εκτός από την επίτευξη της επιπεδότητας, οι ενισχυτές WDM πρέπει να παρέχουν μεγάλη εμβέλεια δυναμικής ισχύος εισόδου, ώστε να υποστηρίζουν διαφορετικές συνθήκες εισόδου όπου μπορεί να υπάρχει οποιοσδήποτε αριθμός καναλιών από 1 έως 80. Επιπλέον, προκειμένου να υποστηριχθεί η μέγιστη ποσότητα καναλιών, οι ενισχυτές WDM απαιτούν σχετικά υψηλή κορεσμένη ισχύ εξόδου, τυπικά στην περιοχή από 17 έως 23 dBm.
2. Θόρυβος
Όλοι οι ενισχυτές, συμπεριλαμβανομένων των οπτικών ενισχυτών, εισάγουν θόρυβο κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ενίσχυσης, έτσι ώστε το σήμα εξόδου να είναι πάντα πιο θορυβώδες από το σήμα εισόδου. Η απόδοση του θορύβου ενός οπτικού ενισχυτή χαρακτηρίζεται από το Σχήμα θορύβου (NF), το οποίο ορίζεται ως ο λόγος του λόγου σήματος προς θόρυβο (SNR) στην έξοδο του ενισχυτή προς ένα ιδανικό SNR στην είσοδο. Δεδομένου ότι υπάρχει μια σχέση ενός προς ένα μεταξύ του NF ενός ενισχυτή και της απόδοσης μιας οπτικής ζεύξης, είναι σημαντικό το NF να διατηρείται όσο το δυνατόν χαμηλότερο. Το NF εξαρτάται από την τεχνολογία που χρησιμοποιείται για τον ενισχυτή, καθώς και από το κέρδος, με ενισχυτή υψηλότερου κέρδους που συνήθως έχει χαμηλότερο NF.
3. Δυναμικές ιδιότητες
Μια άλλη σημαντική ιδιότητα των οπτικών ενισχυτών είναι η απόκριση τους στις δυναμικές αλλαγές στην ισχύ εισόδου. Στην ιδανική περίπτωση, το κέρδος ενός ενισχυτή δεν πρέπει να αλλάζει καθόλου όταν αλλάζει η ισχύς εισόδου, ωστόσο αυτό δεν είναι δυνατό όταν ο ενισχυτής λειτουργεί σε ή κοντά στη μέγιστη ισχύ εξόδου. Σε αυτή την περίπτωση είναι απαραίτητο ο ενισχυτής να αποκρίνεται αρκετά αργά ώστε το κέρδος του να καθορίζεται μόνο από τη μέση ισχύ εισόδου και να μην επηρεάζεται από τις γρήγορες αλλαγές (για παράδειγμα, λόγω της διαμόρφωσης δεδομένων).
Οι ενισχυτές που ανταποκρίνονται πολύ γρήγορα μπορεί να είναι θορυβώδης και δεν χειρίζονται καλά πολλά κανάλια. Αυτό συμβαίνει επειδή όταν υπάρχουν πολλαπλά κανάλια, το κέρδος ενός καναλιού μπορεί να αλλάξει ανάλογα με το αν τα άλλα κανάλια έχουν 0 ή 1, μια επίδραση γνωστή ως διαμόρφωση πολλαπλών κερδών. Ακόμα κι αν υπάρχει ένα μόνο κανάλι υψηλής ισχύος κοντά στον κορεσμό, τότε θα μπορούσε να υπάρξει παραμόρφωση, αφού τα 0 θα έχουν διαφορετικό κέρδος από τα 1's.
Από την άλλη πλευρά, ακόμα και αν ο ενισχυτής έχει αργή απόκριση, θα πρέπει επίσης να είναι σε θέση να χειρίζεται ξαφνικές μακροπρόθεσμες αλλαγές στη μέση ισχύ εισόδου. Τέτοιες ξαφνικές αλλαγές μπορούν να συμβούν, για παράδειγμα, λόγω της προσθήκης / πτώσης καναλιού (ειδικά σε δίκτυα δυναμικής αναδιάρθρωσης) ή την αλλαγή προστασίας και αποκατάστασης. Σε τέτοιες περιπτώσεις ο ενισχυτής μπορεί να παρουσιάσει μεγάλες προσωρινές μεταβολές κέρδους (γνωστές ως "παροδικά") που πρέπει να κατασταλούν όσο το δυνατόν περισσότερο από τον μηχανισμό ελέγχου ενισχυτή. Ελλείψει κατάλληλης παροδικής καταστολής, τα μεταβατικά κέρδος θα μπορούσαν να συσσωρευτούν σε μια αλυσίδα ενισχυτή, οδηγώντας σε μεγάλες υπερτάσεις ισχύος και / ή SNR στον δέκτη.
Συνοψίζοντας, ο ιδανικός οπτικός ενισχυτής θα πρέπει να υποστηρίζει τη λειτουργία πολλαπλών καναλιών σε όσο το δυνατόν ευρύτερη ζώνη μήκους κύματος, να παρέχει επίπεδο κέρδος σε μεγάλο εύρος δυναμικής απόδοσης, να έχει υψηλή κορεσμένη ισχύ εξόδου, χαμηλό θόρυβο και αποτελεσματική καταστολή παροδικών μεταβολών. Αυτές οι ιδιότητες πρέπει να επιτυγχάνονται διατηρώντας παράλληλα χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, μικρό μέγεθος και χαμηλό κόστος. Ευτυχώς, η τεχνολογία EDFA έχει προχωρήσει στο σημείο όπου πολλά από αυτά τα χαρακτηριστικά μπορούν να παρασχεθούν ταυτόχρονα. Τώρα γνωρίζετε ότι ο ιδανικός οπτικός ενισχυτής είναι ο ενισχυτής EDFA.
