1. ТаснифотиFИберAтақвиятдиҳандаҳо
Се намуди асосии тақвиятдиҳандаҳои оптикӣ мавҷуданд:
(1) Амплификатори оптикии нимноқил (SOA, Амплификатори оптикии нимноқил);
(2) Такмилдиҳандаҳои нахи оптикӣ, ки бо унсурҳои нодири заминӣ легир карда шудаанд (эрбий Er, тулий Tm, празеодим Pr, рубидий Nd ва ғайра), асосан тақвиятдиҳандаҳои нахи бо эрбий легир кардашуда (EDFA), инчунин тақвиятдиҳандаҳои нахи бо тулий легиршуда (TDFA) ва тақвиятдиҳандаҳои нахи бо легиршудаи празеодим (PDFA) ва ғайра.
(3) Такмилдиҳандаҳои нахи ғайрихаттӣ, асосан тақвиятдиҳандаҳои нахи Раман (FRA, Fiber Raman Amplifier). Муқоисаи асосии кори ин тақвиятдиҳандаҳои оптикӣ дар ҷадвал нишон дода шудааст.
EDFA (Амплификатори нахи бо эрбий омехташуда)
Системаи лазерии бисёрсатҳаро метавон бо роҳи легиркунии нахи кварсӣ бо унсурҳои нодирзаминӣ (ба монанди Nd, Er, Pr, Tm ва ғайра) ташкил дод ва нури сигнали вуруд мустақиман таҳти таъсири нури насос тақвият дода мешавад. Пас аз пешниҳоди фикру мулоҳизаҳои мувофиқ, лазери нахӣ ташкил карда мешавад. Дарозии мавҷи кории тақвиятдиҳандаи нахи бо Nd легиршуда 1060 нм ва 1330 нм аст ва таҳия ва татбиқи он аз сабаби дуршавӣ аз беҳтарин порти ғарқшавии алоқаи нахи оптикӣ ва дигар сабабҳо маҳдуд аст. Дарозии мавҷҳои кории EDFA ва PDFA мутаносибан дар равзанаи пасттарин талафот (1550 нм) ва сифр мавҷи дисперсия (1300 нм)-и алоқаи нахи оптикӣ қарор доранд ва TDFA дар банди S кор мекунад, ки барои барномаҳои системаҳои алоқаи нахи оптикӣ хеле мувофиқанд. Хусусан EDFA, ки босуръаттарин рушд аст, амалӣ будааст.
ДарPпринсипи EDFA
Сохтори асосии EDFA дар расми 1(a) нишон дода шудааст, ки асосан аз муҳити фаъол (нахи кремнийи эрбий бо легиршуда тақрибан даҳҳо метр дарозӣ, диаметри аслии он 3-5 микрон ва консентратсияи легиршавӣ (25-1000)x10-6), манбаи нури насос (990 ё 1480 нм LD), пайвасткунандаи оптикӣ ва изолятори оптикӣ иборат аст. Нури сигнал ва нури насос метавонанд дар як самт (помпакунии ҳамсамтӣ), самтҳои муқобил (помпакунии баръакс) ё ҳарду самт (помпакунии дусамтӣ) дар нахи эрбий паҳн шаванд. Вақте ки нури сигнал ва нури насос дар як вақт ба нахи эрбий ворид карда мешаванд, ионҳои эрбий таҳти таъсири нури насос (Расми 1(b), системаи сесатҳӣ) то сатҳи баланди энергия ангехта мешаванд ва зуд ба сатҳи энергияи метастаблӣ коҳиш меёбанд, вақте ки он таҳти таъсири нури сигнали афтанда ба ҳолати заминӣ бармегардад, фотонҳои мувофиқ ба нури сигналро мебарорад, то ки сигнал тақвият ёбад. Расми 1 (в) спектри афзояндаи партоби худсарона (ASE)-и он бо паҳнои банди калон (то 20-40 нм) ва ду қулла, ки мутаносибан ба 1530 нм ва 1550 нм мувофиқат мекунанд, нишон медиҳад.
Бартариҳои асосии EDFA инҳоянд: фоидаи баланд, паҳнои банди калон, қувваи баланди баромад, самаранокии баланди насос, талафоти ками воридкунӣ ва ҳассосият ба ҳолати поляризатсия.
2. Мушкилот бо тақвиятдиҳандаҳои нахи оптикӣ
Гарчанде ки тақвиятдиҳандаи оптикӣ (хусусан EDFA) бартариҳои зиёди барҷаста дорад, он тақвиятдиҳандаи беҳтарин нест. Илова бар садои иловагӣ, ки SNR-и сигналро коҳиш медиҳад, баъзе камбудиҳои дигар низ мавҷуданд, ба монанди:
- Нобаробарии спектри тақвият дар дохили паҳнои банди тақвиятдиҳанда ба самаранокии тақвияти бисёрканалӣ таъсир мерасонад;
- Вақте ки тақвиятдиҳандаҳои оптикӣ каскадӣ мешаванд, таъсири садои ASE, парокандагии нах ва таъсири ғайрихаттӣ ҷамъ мешаванд.
Ин масъалаҳо бояд ҳангоми тарҳрезии барномаҳо ва системаҳо ба назар гирифта шаванд.
3. Истифодаи пурқувваткунандаи оптикӣ дар системаи алоқаи нахи оптикӣ
Дар системаи алоқаи нахи оптикӣ,Амплифтори нахи оптикӣметавонад на танҳо ҳамчун тақвиятдиҳандаи қувваи интиқолдиҳанда барои афзоиши қувваи интиқол истифода шавад, балки ҳамчун пешакии қабулкунанда барои беҳтар кардани ҳассосияти қабулкунанда истифода шавад ва инчунин метавонад такроркунандаи анъанавии оптикӣ-электрикӣ-оптикиро иваз кунад, то масофаи интиқолро дароз кунад ва муоширати пурраи оптикиро амалӣ кунад.
Дар системаҳои алоқаи нахи оптикӣ, омилҳои асосии маҳдудкунандаи масофаи интиқол талафот ва парокандагии нахи оптикӣ мебошанд. Истифодаи манбаи рӯшноии спектри танг ё кор дар наздикии дарозии мавҷи парокандагии сифр, таъсири парокандагии нах ночиз аст. Ин система лозим нест, ки дар ҳар як истгоҳи реле барқароркунии пурраи вақти сигнал (релеи 3R)-ро анҷом диҳад. Барои тақвияти мустақими сигнали оптикӣ бо тақвиятдиҳандаи оптикӣ (релеи 1R) кофӣ аст. Тақвиятдиҳандаҳои оптикӣ метавонанд на танҳо дар системаҳои магистралии масофаи дур, балки дар шабакаҳои тақсимоти нахи оптикӣ, махсусан дар системаҳои WDM, барои тақвияти ҳамзамон якчанд канал истифода шаванд.
1) Истифодаи тақвиятдиҳандаҳои оптикӣ дар системаҳои алоқаи нахи оптикии магистралӣ
Расми 2 диаграммаи схематикии истифодаи тақвиятдиҳандаи оптикӣ дар системаи алоқаи нахи оптикии магистралӣ мебошад. (а) дар расм нишон дода шудааст, ки тақвиятдиҳандаи оптикӣ ҳамчун тақвиятдиҳандаи қувваи интиқолдиҳанда ва пешамплификатори қабулкунанда истифода мешавад, то масофаи ғайриреле ду баробар зиёд шавад. Масалан, бо қабули EDFA, интиқоли система масофаи 1.8 Гб/с аз 120 км то 250 км ё ҳатто ба 400 км мерасад. Расми 2 (b)-(d) истифодаи тақвиятдиҳандаҳои оптикӣ дар системаҳои бисёррелеӣ мебошад; Расми (b) режими анъанавии релеи 3R мебошад; Расми (c) режими релеи омехтаи такроркунандаҳои 3R ва тақвиятдиҳандаҳои оптикӣ мебошад; Расми 2 (d) Он режими релеи пурра оптикӣ мебошад; дар системаи алоқаи пурра оптикӣ, он схемаҳои вақт ва барқароркуниро дар бар намегирад, аз ин рӯ он бит-шаффоф аст ва маҳдудияти "мӯйлаби шишагии электронӣ" вуҷуд надорад. То он даме, ки таҷҳизоти фиристанда ва қабулкунанда дар ҳарду тараф иваз карда шавад, навсозӣ аз суръати паст ба суръати баланд осон аст ва тақвиятдиҳандаи оптикӣ ба иваз кардан ниёз надорад.
2) Истифодаи пурқувваткунандаи оптикӣ дар шабакаи тақсимоти нахи оптикӣ
Афзалиятҳои баромади баланди қувваи тақвиятдиҳандаҳои оптикӣ (хусусан EDFA) дар шабакаҳои паҳнкунии фарохмаҷро (масалан,CATVШабакаҳо). Шабакаи анъанавии CATV кабели коаксиалиро қабул мекунад, ки бояд ҳар чанд сад метр тақвият дода шавад ва радиуси хидматрасонии шабака тақрибан 7 км аст. Шабакаи нахи оптикии CATV, ки бо истифода аз тақвиятдиҳандаҳои оптикӣ кор мекунад, на танҳо метавонад шумораи корбарони тақсимшударо ба таври назаррас афзоиш диҳад, балки масири шабакаро низ ба таври назаррас васеъ кунад. Таҳаввулоти ахир нишон доданд, ки тақсимоти нахи оптикӣ/гибридӣ (HFC) аз ҷиҳатҳои қавии ҳарду истифода мебарад ва рақобатпазирии қавӣ дорад.
Расми 4 намунаи шабакаи тақсимоти нахи оптикӣ барои модулятсияи AM-VSB-и 35 канали телевизион мебошад. Манбаи рӯшноии интиқолдиҳанда DFB-LD бо дарозии мавҷи 1550 нм ва қувваи баромади 3.3 дБм мебошад. Бо истифода аз EDFA-и 4-сатҳӣ ҳамчун тақвиятдиҳандаи тақсимоти қувва, қувваи вуруди он тақрибан -6 дБм ва қувваи баромади он тақрибан 13 дБм аст. Ҳассосияти қабулкунандаи оптикӣ -9.2 дБм. Пас аз 4 сатҳи тақсимот, шумораи умумии корбарон ба 4.2 миллион нафар расид ва масири шабака беш аз даҳҳо километр аст. Таносуби вазнии сигнал ба садои санҷиш аз 45 дБ зиёдтар буд ва EDFA боиси коҳиши CSO нашуд.
Вақти нашр: 23 апрели соли 2023