در حوزه فناوری ارتباطات مدرن ، سیستم چند برابر چند برابر طول موج بی سیم - نوری (WDM) به عنوان سنگ بنای انتقال داده های با ظرفیت بالا و با ظرفیت بالا قرار دارد. در قلب بسیاری از این سیستم ها ، تقویت کننده فیبر دوپ شده Erbium (EDFA) قرار دارد ، یک مؤلفه مهم که عملکرد کل تنظیمات را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. من به عنوان یک تأمین کننده EDFA WDM ، من هیجان زده ام که چگونه EDFA را در یک سیستم WDM یکپارچه بی سیم - نوری کار می کند.
1. نمای کلی از سیستم های WDM یکپارچه نوری - نوری
بی سیم - سیستم های WDM یکپارچه نوری مزایای فن آوری های ارتباطی بی سیم و نوری را با هم ترکیب می کنند. ارتباطات بی سیم انعطاف پذیری و تحرک را ارائه می دهد و به کاربران امکان می دهد بدون نیاز به کابل های فیزیکی ، از مکانهای مختلف به شبکه ها دسترسی پیدا کنند. از طرف دیگر ، ارتباطات نوری ، به ویژه فناوری WDM ، داده های بسیار بالایی را ارائه می دهد - ظرفیت حمل و قابلیت انتقال از راه دور.
در یک سیستم WDM ، چندین سیگنال نوری از طول موج های مختلف بر روی یک فیبر نوری واحد چند برابر می شوند. این امکان انتقال همزمان مقدار زیادی از داده ها را فراهم می کند ، به طور موثری پهنای باند فیبر را افزایش می دهد. با این حال ، از آنجا که این سیگنال های نوری از طریق فیبر حرکت می کنند ، آنها میرایی را تجربه می کنند ، که قدرت سیگنال را تضعیف می کند. اینجاست که EDFA بازی می کند.
2. اصول اولیه EDFA
EDFA یک تقویت کننده نوری است که از فیبر نوری دوپ شده Erbium - دوپ شده به عنوان رسانه افزایش استفاده می کند. Erbium یک عنصر نادر - زمین است و هنگامی که به یک فیبر نوری فرو رود ، می تواند توسط یک لیزر پمپ خارجی به حالت انرژی بالاتر هیجان زده شود.
ساختار اساسی EDFA از فیبر erbium - doped ، یک لیزر پمپ و طول موج - تقسیم کننده تقسیم (WDM) تشکیل شده است. لیزر پمپ به طور معمول با طول موج در حدود 980 نانومتر یا 1480 نانومتر عمل می کند. هنگامی که لیزر پمپ نور را به فیبر دوپ شده Erbium ساطع می کند ، یونهای Erbium فوتون های پمپ را جذب می کنند و از حالت زمین خود تا حالت انرژی بالاتر هیجان زده می شوند.
3. چگونه EDFA در یک سیستم WDM یکپارچه نوری - نوری کار می کند
ورودی سیگنال
در یک سیستم WDM یکپارچه نوری بی سیم ، سیگنال های نوری از منابع مختلف ابتدا با استفاده از یک مولتیپلر WDM چند برابر می شوند. این سیگنال ها ، هر یک با طول موج متفاوت ، سپس به فیبر نوری ارسال می شوند. با حرکت سیگنال ها از طریق فیبر ، آنها به تدریج به دلیل جذب ، پراکندگی و سایر عوامل قدرت خود را از دست می دهند.
هنگامی که سیگنال های نوری ضعیف به EDFA می رسند ، آنها وارد فیبر دوپ شده Erbium می شوند. EDFA از نظر استراتژیک در سیستم قرار می گیرد تا قدرت سیگنال را در فواصل مناسب در امتداد پیوند فیبر تقویت کند.
فرآیند پمپاژ
لیزر پمپ در EDFA در طول موج خاص ، معمولاً 980 نانومتر یا 1480 نانومتر از نور ساطع می کند. هنگامی که چراغ پمپ به فیبر دوپ شده Erbium تزریق می شود ، یونهای Erbium فوتون های پمپ را جذب می کنند. این فرآیند جذب باعث می شود یونهای Erbium از حالت زمینی خود (کمترین حالت انرژی) به حالت هیجان زده منتقل شوند.
برای یک لیزر پمپ 980 - نانومتر ، یونهای Erbium به یک سطح انرژی فوقانی کوتاه زندگی می کنند. از این سطح بالا ، آنها به سرعت بدون تابش به سطح انرژی قابل استفاده استراحت می کنند. برای لیزر پمپ 1480 - NM ، یون های Erbium به طور مستقیم از سطح انرژی قابل استفاده هیجان زده می شوند.
انتشار تحریک
هنگامی که یونهای Erbium در سطح انرژی قابل استفاده قرار می گیرند ، می توانند برای مدت زمان نسبتاً طولانی در آنجا بمانند. هنگامی که یک فوتون سیگنال نوری ورودی با طول موج در باند C (1530 - 1565 نانومتر) یا L - باند (1565 - 1625 نانومتر) از طریق فیبر erbium عبور می کند ، می تواند یک یون اربیوم را در حالت قابل تحریک تحریک کند تا یک فوتون از همان موج موج ، فاز و جهت را ساطع کند. به این انتشار تحریک شده گفته می شود.
در حین انتشار تحریک شده ، فوتون سیگنال ورودی به طور موثری باعث آزاد شدن یک فوتون اضافی از یون Erbium می شود. در نتیجه ، تعداد فوتون های موجود در طول موج سیگنال افزایش می یابد و سیگنال نوری تقویت می شود. سپس سیگنال تقویت شده از EDFA خارج می شود و سفر خود را از طریق فیبر نوری ادامه می دهد.
افزایش و تقویت
افزایش EDFA به عنوان نسبت توان خروجی به قدرت ورودی سیگنال نوری تعریف شده است. افزایش EDFA را می توان با تنظیم قدرت لیزر پمپ کنترل کرد. قدرت پمپ بالاتر به طور کلی منجر به افزایش بالاتر می شود ، اما به دلیل عواملی مانند اشباع و سر و صدا نیز محدودیت های عملی وجود دارد.
در یک سیستم WDM یکپارچه نوری بی سیم ، EDFA سود مسطح در طیف گسترده ای از طول موج فراهم می کند. این بسیار مهم است زیرا در یک سیستم WDM ، سیگنال های متعدد در طول موج های مختلف به طور یکنواخت تقویت می شوند. EDFA Flat - Gain تضمین می کند که تمام سیگنال های موجود در سیستم WDM به همان سطح تقویت می شوند و یکپارچگی سیگنال های چند برابر را حفظ می کنند.
4. مزایای EDFA در سیستم های WDM یکپارچه نوری -
سود بالا
EDFA می تواند سود بالایی داشته باشد ، به طور معمول در محدوده 20 - 40 دسی بل. این افزایش زیاد اجازه می دهد تا سیگنال های نوری در مسافت های طولانی و بدون از دست دادن قابل توجه استحکام سیگنال منتقل شوند. در یک سیستم WDM یکپارچه بی سیم - نوری ، این بدان معنی است که شبکه بی سیم و نوری ترکیبی می تواند مناطق بزرگی را با انتقال داده قابل اعتماد پوشش دهد.
کم صدا
EDFA ها از ارقام نسبتاً کم برخوردار هستند ، به این معنی که حداقل نویز را به سیگنال تقویت شده اضافه می کنند. سر و صدای کم در یک سیستم ارتباطی ضروری است زیرا تضمین می کند که اطلاعات اصلی حمل شده توسط سیگنال نوری در طی فرآیند تقویت خراب نشود.
پهنای باند گسترده
EDFAS پهنای باند تقویت گسترده ای را ارائه می دهد و C - Band و L - Band را پوشش می دهد. این پهنای باند گسترده با طول موج های متعدد مورد استفاده در یک سیستم WDM سازگار است و باعث تقویت همزمان تعداد زیادی از کانال های نوری می شود.
5. چالش ها و راه حل ها
مسطح کردن
یکی از چالش های استفاده از EDFA در یک سیستم WDM ، صاف کردن است. سود یک EDFA در کل پهنای باند تقویت کاملاً مسطح نیست. برای پرداختن به این مسئله ، می توان از تکنیک های مختلف - Flattening استفاده کرد ، مانند استفاده از توری های فیبر Bragg یا فیلترهای مسطح. این دستگاه ها می توانند به طور انتخابی طول موج را با افزایش بالاتر کاهش دهند و در نتیجه باعث افزایش یکنواخت تر در کانال های WDM شود.
مدیریت انرژی پمپ
قدرت پمپ EDFA باید با دقت مدیریت شود. اگر قدرت پمپ خیلی کم باشد ، سود کافی نخواهد بود و سیگنال های نوری ممکن است به اندازه کافی تقویت نشوند. از طرف دیگر ، اگر قدرت پمپ خیلی زیاد باشد ، EDFA ممکن است وارد حالت اشباع شود ، جایی که افزایش دیگر با قدرت پمپ به صورت خطی افزایش نمی یابد و شکل نویز نیز ممکن است افزایش یابد. از الگوریتم های کنترل پیشرفته می توان برای بهینه سازی قدرت پمپ بر اساس شرایط سیگنال ورودی استفاده کرد.
6. نقش ما به عنوان یک تأمین کننده WDM EDFA
ما به عنوان یک تأمین کننده EDFA WDM ، ما متعهد هستیم که محصولات EDFA با کیفیت بالا را ارائه دهیم که به طور خاص برای سیستم های WDM یکپارچه نوری طراحی شده اند. EDFA ما عملکرد عالی ، سر و صدای کم و تقویت پهنای باند را ارائه می دهد.
ما نیازهای منحصر به فرد سیستم های WDM یکپارچه بی سیم را درک می کنیم و با مشتریان خود از نزدیک همکاری می کنیم تا اطمینان حاصل کنیم که محصولات ما متناسب با نیازهای خاص آنها است. چه برای یک شبکه محلی در مقیاس کوچک باشد یا یک سیستم ارتباطی با مقیاس بزرگ ، EDFA ما می تواند نقش مهمی در تقویت عملکرد سیستم داشته باشد.
اگر علاقه مند به کسب اطلاعات بیشتر در مورد ما هستیدتقویت کننده فیبر WDM EDFAیا نیاز به بحث در مورد الزامات خاص خود برای یک سیستم WDM یکپارچه بی سیم - نوری ، لطفاً با ما تماس بگیرید. ما آماده هستیم تا با شما بحث و گفتگو داشته باشیم و بهترین راه حل ها را برای نیازهای ارتباطی خود ارائه دهیم.
منابع
- Agrawal ، GP (2002). فیبر - سیستم های ارتباطی نوری. جان ویلی و پسران.
- Olshansky ، R. ، & Keck ، DB (1970). تلفات تابش در موجبرهای نوری شیشه ای. اپتیک کاربردی ، 9 (10) ، 2240 - 2252.
- ارشد ، JM (1992). ارتباطات فیبر نوری: اصول و عمل. سالن Prentice.