طول موج - سیستم های چند برابر تقسیم (WDM) با فعال کردن انتقال همزمان سیگنال های نوری متعدد در طول موج های مختلف بر روی یک فیبر نوری واحد ، زمینه ارتباط نوری را متحول کرده اند. این فناوری به طور قابل توجهی داده ها - ظرفیت حمل شبکه های فیبر - نوری را افزایش می دهد. یکی از مؤلفه های مهم که در سیستم های WDM نقش مهمی ایفا می کند ، تقویت کننده نوری است. در میان انواع مختلف آمپلی فایرهای نوری ، تقویت کننده فیبر Doped Erbium (EDFA) به عنوان یک تغییر دهنده بازی ظاهر شده است. در این وبلاگ ، به عنوان یک تامین کننده تقویت کننده EDFA ، من می دانم که آیا می توان از یک آمپلی فایر EDFA در سیستم های WDM استفاده کرد و از مزایا ، محدودیت ها و برنامه های کاربردی آن استفاده کرد.
درک سیستم های WDM
قبل از بحث در مورد استفاده از EDFA در سیستم های WDM ، درک اصول فناوری WDM ضروری است. سیستم های WDM به دو نوع اصلی طبقه بندی می شوند: طول موج درشت - تقسیم چند برابر (CWDM) و طول موج متراکم - Multiplexing تقسیم (DWDM). CWDM به طور معمول دارای فاصله کانال بزرگتر (به عنوان مثال ، 20 نانومتر) است و برای برنامه های فاصله کوتاه و متوسط با نرخ داده نسبتاً پایین مناسب است. از طرف دیگر DWDM دارای فاصله کانال بسیار کمتری (به عنوان مثال ، 0.8 نانومتر یا 0.4 نانومتر) است و برای انتقال طولانی مدت و با ظرفیت بالا استفاده می شود.
اصل اصلی WDM ترکیب چندین سیگنال نوری است که هر یک با طول موج متفاوت کار می کنند ، بر روی یک فیبر واحد برای انتقال. در انتهای دریافت ، این سیگنال ها برای پردازش بیشتر به طول موج های فردی جدا می شوند. این فرآیند چند برابر و demultiplexing امکان افزایش قابل توجهی در میزان داده هایی را که می توانند از طریق یک فیبر واحد منتقل شوند ، امکان پذیر می کند.
تقویت کننده EDFA: یک مرور کلی
درتقویت کننده فیبر EDFAیک تقویت کننده نوری است که از فیبر دوپ شده Erbium - به عنوان متوسط افزایش استفاده می کند. Erbium یک عنصر نادر است - زمین است که ، هنگامی که به یک فیبر نوری دوپ می شود و با نور در طول موج خاص (معمولاً در حدود 980 نانومتر یا 1480 نانومتر) پمپ می شود ، می تواند سیگنال های نوری را در باند C (1530 - 1565 نانومتر) و باند L (1565 - 1625 نانومتر) تقویت کند. این باندها در ارتباطات نوری از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند زیرا همزمان با پنجره کم از دست دادن الیاف نوری سیلیس هستند.
فرآیند تقویت در EDFA بر اساس انتشار تحریک شده است. هنگامی که یونهای اربیوم موجود در فیبر با انرژی پمپ می شوند ، از سطح انرژی بالاتری هیجان زده می شوند. هنگامی که یک سیگنال نوری ورودی در طول موج مناسب از فیبر دوپ شده عبور می کند ، یونهای Erbium هیجان زده را تحریک می کند تا فوتون هایی را که در مرحله با سیگنال ورودی هستند ، منتشر کنند و در نتیجه تقویت سیگنال ایجاد شود.
مزایای استفاده از EDFA در سیستم های WDM
1. تقویت باند پهن
یکی از مهمترین مزایای EDFA در سیستم های WDM ، توانایی آن در تقویت باند پهن است. EDFA می تواند چندین طول موج را به طور همزمان در باند C - باند و L تقویت کند. این بدان معنی است که در یک سیستم WDM ، تمام کانال های کار شده در این گروهها می توانند بدون نیاز به آمپلی فایرهای جداگانه برای هر کانال ، با هم تقویت شوند. به عنوان مثال ، در یک سیستم DWDM با ده ها کانال ، یک EDFA می تواند همه این کانال ها را به طور همزمان تقویت کند ، طراحی سیستم و کاهش هزینه ها را ساده کند.
2. افزایش زیاد و سر و صدای کم
EDFAS سود بالایی را ارائه می دهد ، به طور معمول در محدوده 20 - 40 dB ، که برای جبران خسارات وارد شده در هنگام انتقال طولانی مدت از راه دور در یک سیستم WDM کافی است. علاوه بر این ، آنها ارقام نسبتاً کم دارند. سر و صدای کم در سیستم های WDM بسیار مهم است زیرا تضمین می کند که نسبت سیگنال - به - سر و صدا (SNR) هر کانال در سطح قابل قبولی حفظ می شود. SNR خوب برای انتقال دقیق و پذیرش داده ها ، به ویژه در برنامه های پر سرعت و طولانی - مسافت ضروری است.
3. سازگاری با فیبر نوری
از آنجا که EDFA ها مبتنی بر فناوری فیبر - نوری هستند ، آنها با شبکه های فیبر موجود - نوری بسیار سازگار هستند. آنها می توانند به راحتی در سیستم های WDM بدون نیاز به اصلاحات اساسی در زیرساخت های فیبر ادغام شوند. این امر آنها را به یک انتخاب عملی برای به روزرسانی و گسترش شبکه های WDM موجود تبدیل می کند.
4. صاف بودن
EDFA های مدرن به گونه ای طراحی شده اند که در سراسر پهنای باند تقویت شده از صافی خوبی برخوردار هستند. صافی به دست آوردن یکنواختی افزایش در تمام طول موج در باند تقویت کننده اشاره دارد. در یک سیستم WDM ، مهم است که تمام کانال ها به طور مساوی تقویت شوند تا از تخریب سیگنال در برخی از کانال ها جلوگیری شود. EDFA با طراحی مناسب و استفاده از فیلترهای Flattening - Flattening ، می تواند به صافی عالی برسد و عملکرد مداوم را در تمام کانال ها تضمین کند.
محدودیت EDFA در سیستم های WDM
1. پهنای باند محدود
اگرچه EDFA می تواند سیگنال ها را در گروه C - باند و L تقویت کند ، اما پهنای باند آنها هنوز محدود است. در بعضی موارد ، در جایی که طیف وسیع تری از طول موج نیاز به تقویت داشته باشد ، ممکن است تقویت کننده یا فناوری های اضافی مورد نیاز باشد. به عنوان مثال ، اگر یک سیستم WDM نیاز به کار در گروه S (1460 - 1530 نانومتر) داشته باشد ، EDFA به تنهایی نمی تواند تقویت شود و انواع دیگر آمپلی فایرها مانند تقویت کننده های رامان ممکن است در ترکیب استفاده شود.
2. اشباع را بدست آورید
EDFAS می تواند اشباع افزایش را تجربه کند وقتی قدرت ورودی خیلی زیاد باشد. اشباع به دست می آید که تعداد یونهای Erbium هیجان زده در دسترس برای انتشار تحریک شده محدود باشد ، و افزایش بیشتر قدرت ورودی منجر به افزایش متناسب در توان خروجی نمی شود. در یک سیستم WDM ، اگر یک یا چند کانال از قدرت ورودی بسیار بالایی برخوردار باشد ، می تواند باعث ایجاد اشباع در EDFA شود و بر تقویت کانال های دیگر تأثیر بگذارد.
3. قطبش - افزایش وابسته (PDG)
قطبش - سود وابسته یکی دیگر از محدودیت های EDFAS است. افزایش EDFA بسته به حالت قطبش سیگنال ورودی می تواند متفاوت باشد. در یک سیستم WDM ، که در آن چندین کانال با حالت های قطبی سازی مختلف ممکن است وجود داشته باشد ، PDG می تواند منجر به تقویت نابرابر کانال ها شود و در نتیجه تخریب سیگنال ایجاد شود. تکنیک ها و اجزای ویژه برای به حداقل رساندن PDG در EDFA مورد نیاز است.
برنامه های عملی EDFA در سیستم های WDM
1. طولانی - شبکه های ارتباط از راه دور
در شبکه های ارتباطات طولانی مدت ، از سیستم های WDM برای انتقال مقادیر زیادی از داده ها در هزاران کیلومتر استفاده می شود. EDFA به طور گسترده در این شبکه ها برای جبران تلفات فیبر استفاده می شود. به عنوان مثال ، در یک کابل فیبر ترانس اقیانوسی - نوری ، EDFA ها در فواصل منظم در امتداد کابل قرار می گیرند تا سیگنال ها را تقویت کرده و استحکام سیگنال را حفظ کنند. تقویت باند پهن و افزایش زیاد EDFA آنها را برای چنین برنامه هایی ایده آل می کند.
2. شبکه های منطقه متروپولیتن (MANS)
Mans یک منطقه جغرافیایی بزرگتر نسبت به شبکه های محلی (LANS) اما کوچکتر از شبکه های گسترده (WANS) را پوشش می دهد. از سیستم های WDM در MANS برای فراهم آوردن اتصال ظرفیت بالا بین مکان های مختلف در یک شهر یا یک منطقه استفاده می شود. EDFAS را می توان در این سیستم ها برای تقویت سیگنال ها و گسترش دسترسی به شبکه استفاده کرد. در16 پورت Erbium Doped تقویت کنندهبه ویژه در Mans مفید است ، زیرا می تواند چندین کانال را به طور همزمان اداره کند ، مناسب برای نیازهای کانال چگالی نسبتاً زیاد در این شبکه ها.
3. مراکز داده
مراکز داده به اتصال سریع و ظرفیت بالا بین سرورها ، سیستم های ذخیره سازی و سوئیچ های شبکه نیاز دارند. سیستم های WDM به طور فزاینده ای در مراکز داده برای برآورده کردن این الزامات مورد استفاده قرار می گیرند. EDFAS می تواند برای تقویت سیگنال های نوری در شبکه مرکز داده ، از انتقال داده های قابل اعتماد و کارآمد استفاده شود.
پایان
در نتیجه ، آمپلی فایرهای EDFA می توانند به طور موثری در سیستم های طول موج - تقسیم (WDM) استفاده شوند. تقویت پهنای باند ، افزایش زیاد ، سر و صدای کم و سازگاری با شبکه های فیبر - نوری آنها را به یک جزء ارزشمند در برنامه های WDM با مسافت طولانی و کوتاه و متوسط تبدیل می کند. با این حال ، آنها همچنین محدودیت هایی دارند ، مانند پهنای باند محدود ، اشباع به دست آوردن و افزایش وابسته به قطبش ، که باید در طراحی سیستم با دقت در نظر گرفته شوند.
ما به عنوان یک تأمین کننده تقویت کننده EDFA ، ما اهمیت ارائه EDFA های با کیفیت بالا را که نیازهای خاص سیستم های WDM را برآورده می کند ، درک می کنیم. محصولات ما به گونه ای طراحی شده اند که عملکرد بسیار خوبی از جمله افزایش زیاد ، سر و صدای کم و صاف بودن خوب را ارائه می دهند. اگر علاقه مند به تقویت آمپلی فایرهای EDFA در سیستم WDM خود هستید یا در مورد محصولات ما سؤالی دارید ، ما از شما دعوت می کنیم تا برای بحث و تهیه بیشتر با ما تماس بگیرید. ما مشتاقانه منتظر همکاری با شما هستیم تا عملکرد و ظرفیت شبکه های ارتباطی نوری خود را ارتقا دهیم.
منابع
- Agrawal ، GP (2002). فیبر - سیستم های ارتباطی نوری. جان ویلی و پسران.
- Ramaswami ، R. ، Sivarajan ، KN ، & Mukherjee ، B. (2018). شبکه های نوری: یک دیدگاه عملی. مورگان کافمن.
- ارشد ، JM ، و JAMRO ، MY (2009). ارتباطات فیبر نوری: اصول و عمل. آموزش پیرسون.