Optiskie pastiprinātāji uzlabo signāla stiprumu
Nov 25, 2025|
Šķiedru vai brīvās{0}}telpas saitēs optiskie signāli pakāpeniski zaudē spēku. Zaudējumus izraisa vairāki šķiedru-absorbcijas, saskarnes izkliedes un slikta savienotāja savienojuma avoti. Viena režīma šķiedras pie 1550 nm parasti vājināšanās ir aptuveni 0,2–0,5 dB/km, un lielos attālumos (50 km+) signāls var nokrist zem tā, ko uztvērējs var droši noteikt. Reālajā pasaulē vecās šķiedras bieži vien rada lielākus zudumus nekā teorētiski, parasti sliktu savienojumu vai mikro{12}}līkumu dēļ.
Pastiprināšanas metodes
Optiskie pastiprinātājipalielināt signāla stiprumu, nepārvēršot to elektriskā formā. Princips ir vienkāršs: ievadiet novājinātu gaismu pastiprināšanas vidē, kur tā mijiedarbojas ar ierosinātajām daļiņām, lai radītu vairāk fotonu. Enerģija nāk no optiskās sūknēšanas vai elektriskās strāvas ievadīšanas. Sūknis rada populācijas inversiju, ļaujot signāla fotoniem izraisīt papildu fotonu emisiju{3}}būtībā optisko pastiprinājumu.
Praksē sūknēšanas metodes izvēle ir atkarīga no pastiprināšanas joslas platuma un jaudas vajadzībām. Šķiedru pastiprinātāji parasti izmanto optisko sūknēšanu, bet pusvadītāju pastiprinātājus darbina elektriski.
Izvēršana sakaru tīklos
Tālajos{0}}tīklos parasti tiek uzstādīts pastiprinātājs ik pēc 80–100 km, lai kompensētu šķiedras zudumu. Pastiprinātāja pastiprinājums parasti svārstās no 20 līdz 30 dB, atstājot zināmu rezervi novecošanai vai apkopei.
Lielpilsētu tīklos signāli tiek sadalīti vairākiem galamērķiem. Katrs 1:2 sadalījums rada aptuveni 3 dB zudumu. Pastiprinātāja ievietošana pēc sadalītāja atjauno katru atzaru izmantojamā līmenī. Izplatīti ir arī iepriekšējie pastiprinātāji uztvērēju priekšā,-tie pastiprina vājus signālus, tāpēc uztvērējam nav nepieciešama īpaša jutība.
Iegūstiet raksturlielumus
Pastiprinājums ir atkarīgs no sūkņa jaudas, signāla viļņa garuma un ieejas jaudas. Pie zemām ieejas jaudām pastiprinātājs darbojas lineāri un pastiprinājums ir stabils. Pie lielas ievades jaudas uzkrātā enerģija iztukšojas, pastiprinājums samazinās-tas ir piesātinājums un ierobežo maksimālo jaudu.
Pastiprinājuma joslas platums nosaka, kādus viļņu garumus var pastiprināt. Reti-leģēti-šķiedru pastiprinātāji aptver 30–40 nm C- vai L-joslā; pusvadītāju pastiprinātāji aptver plašākus spektrus, dažreiz virs 100 nm, bet ar mazāku maksimālo pastiprinājumu.
Arī temperatūrai ir nozīme. Augsta temperatūra palielina fononu mijiedarbību, nedaudz samazinot pastiprinājumu. Āra instalācijās parasti ir iekļauta termiskā kontrole, lai saglabātu stabilitāti no -5 grādiem līdz +70 grādiem.
Trokšņa papildinājums
Pastiprinātāji rada troksni, galvenokārt no spontānas emisijas fotoniem signāla joslas platumā. Trokšņa rādītāji parasti ir 3–7 dB. Kad vairāki pastiprinātāji tiek kaskādēti, uzkrājas troksnis. Pēc 10 posmiem SNR var samazināties par 30–70 dB salīdzinājumā ar nepastiprinātu sistēmu, tāpēc dizaineriem rūpīgi jāplāno garas saites.
Jaudas prasības
Šķiedru pastiprinātājiem parasti nepieciešama 100–500 mW sūkņa jauda (980 nm vai 1480 nm). Lielāka sūkņa jauda palielina jaudu, bet galu galā sasniedz piesātinājumu, samazinot atdevi.
Elektrības patēriņš: šķiedru pastiprinātāji ar sūkņu lāzeriem un vadības elektroniku parasti patērē 5–20 W; pusvadītāju pastiprinātāji patērē 1–5 W. Liela-jaudas iestatījumi ar dzesēšanu var dubultot kopējo patēriņu.
Uzstādīšanas apsvērumi
Lai izvairītos no svārstībām, instalēšanas laikā pulksteņa ievades/izvades savienotāja atgriešanas zudums-parasti ir mazāks par -45 dB. Lielākajā daļā pastiprinātāju ir izolatori, kas bloķē atstarojumu.
Vides faktoriem ir nozīme: augsts mitrums var kondensēties uz optikas, vibrācija var nepareizi novietot komponentus, gaisa maršrutiem ir nepieciešami laikapstākļiem izturīgi korpusi, un pazemes velvēm ir nepieciešama ūdens un augsnes spiediena aizsardzība.
Veiktspējas specifikācijas
Galvenās specifikācijas ietver:
Neliels{0}}signāla pieaugums: pastiprinājums pie zemas ieejas jaudas
Piesātinājuma izejas jauda: maksimālā piegādājamā jauda
Iegūstiet plakanumu: svarīgi vairāku{0}}viļņu garumu sistēmām
Polarizācijas{0}}atkarīgs pastiprinājums: jutība pret ieejas polarizāciju
Dinamiskajām lietojumprogrammām ir jāņem vērā arī atkopšanas laiks. Ātra atveseļošanās (<1 μs) suits packet-switched networks; slower recovery (10–100 μs) is enough for circuit-switched systems.
Viļņa garums{0}}Īpaša darbība
Dažādām viļņu garuma joslām ir nepieciešami dažādi pastiprinātāji:
1550 nm: erbija -leģēti šķiedru pastiprinātāji (EDFA)
1310 nm: pusvadītāju pastiprinātāji vai Ramana pastiprināšana
1625–1675 nm: ar tūlija- vai bismuta-leģētu šķiedru pastiprinātāji
Daudzjoslu sistēmām ir nepieciešamas atsevišķas pastiprinātāju ķēdes katrai joslai, kas palielina izmaksas un sarežģītību.
Uzraudzība un kontrole
Pastiprinātājiem parasti ir uzraudzības sistēmas, kas pieskaras nelielai ieejas/izejas daļai, lai izsekotu jaudu. Automātiskā pastiprinājuma kontrole saglabā pastiprinājuma stabilitāti. Vadības cilpas regulē sūkņa strāvu vai optiskos vājinātājus, lai apstrādātu ievades izmaiņas vai sūkņa novirzi.
Attālā pārvaldība ļauj skatīt statusu-jaudu, sūkņa strāvu, temperatūru utt., kā arī sūta trauksmes signālus par neparastiem apstākļiem, tādējādi samazinot lauku apmeklējumu skaitu.