Välj idealiska optiska förstärkare med egenskaperna
Vad ska vi tänka på förutom priset när vi köper en optisk förstärkare? Naturligtvis är det kvaliteten. Men hur kan vi bestämma kvaliteten bra eller inte? Sedan kommer det till egenskaperna. Det finns huvudsakligen tre aspekter att tänka på beroende på egenskaperna hos optiska förstärkare.
1. Förstärkning, ingångseffekt och utgångseffekt
Den mest grundläggande egenskapen hos en optisk förstärkare är dess arbetsförstärkning, vilket är den mängd med vilken den optiska ingångssignalen förstärks. Förstärkningen mäts vanligtvis i dB och ligger i intervallet 10 till 30 dB. En förstärkning på 10 dB betyder att den optiska ingångssignalen förstärks med en faktor 10, medan en förstärkning på 30 dB betyder att den optiska ingångssignalen förstärks med en faktor 1000.
Vissa förstärkare är utformade för att arbeta med en förinställd förstärkning, medan andra kan stödja ett antal driftförstärkningsvärden, vilket gör att förstärkaren kan adressera olika applikationer och funktioner. Förutom förstärkning kännetecknas en förstärkare också av det antal stödda ingångs- och utgångsoptiska krafter. I synnerhet är en nyckelspecifikation för förstärkaren den maximala uteffekten som kan stöds, även kallad mättad uteffekt. Denna parameter är ofta kritisk för att bestämma förstärkarnas kostnad.
I stort sett kan optiska förstärkare klassificeras som antingen enkelkanal eller multikanal (WDM). Som namnet antyder enstaka kanalförstärkare är utformade för att förstärka endast en enda optisk kanal, som kan placeras var som helst inom ett specificerat band, såsom C-bandet (1528 till 1564 nm). Enstaka kanalförstärkare, t.ex. C-bandet EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier), kan vanligtvis arbeta över ett brett spektrum av driftsvinster och kräver relativt låga uteffekter.
Däremot är WDM-förstärkaren utformad för att fungera när ett antal kanaler (inom ett specifikt band) matas in till förstärkaren. En viktig egenskap hos WDM-förstärkare är förstärkningens planhet, vilket är variationen i förstärkningen för olika kanaler. Om förstärkningen inte är platt kommer olika WDM-kanaler att ha olika förstärkning, som kan ackumuleras längs en kedja av förstärkare vilket leder till ett stort missförhållande mellan kanalerna i slutet av länken.
För att upprätthålla platt förstärkning, stödjer de flesta WDM-förstärkare endast en enda driftsförstärkning, eller ett relativt smalt förstärkningsområde. WDM-förstärkare som ger både platt förstärkning och ett stort driftsförstärkningsområde kräver en mer komplex design. Förutom att få planhet krävs WDM-förstärkare för att tillhandahålla ett stort dynamiskt ingångseffektområde för att stödja olika ingångsförhållanden där ett antal kanaler från 1 till 80 kan vara närvarande. För att stödja den maximala mängden kanaler kräver dessutom WDM-förstärkare en relativt hög mättad uteffekt, vanligtvis inom området 17 till 23 dBm.
2. Buller
Alla förstärkare, inklusive optiska förstärkare, introducerar brus under förstärkningsprocessen, så att utsignalen alltid är bullrigare än insignalen. Brusprestanda för en optisk förstärkare kännetecknas av dess brusfigur (NF), som definieras som förhållandet mellan signal och brusförhållande (SNR) vid förstärkarutgången och en idealisk SNR vid ingången. Eftersom det finns en en-mot-en relation mellan NF för en förstärkare och prestanda för en optisk länk, är det viktigt att NF hålls så låg som möjligt. NF beror på den teknik som används för förstärkaren såväl som förstärkningen, varvid förstärkaren med högre förstärkning vanligtvis har lägre NF.
3. Dynamiska egenskaper
En annan viktig egenskap hos optiska förstärkare är deras svar på dynamiska förändringar i ingångseffekt. Helst bör förstärkningen hos en förstärkare inte förändras alls när ingångseffekten ändras, men detta är inte möjligt när förstärkaren arbetar vid eller nära den maximala utmatade effekten. I detta fall är det viktigt att förstärkaren svarar långsamt så att dess förstärkning endast bestäms av den genomsnittliga ingångseffekten och inte påverkas av snabba förändringar (till exempel på grund av datamodulering).
Förstärkare som svarar för snabbt kan vara bullriga och hanterar inte flera kanaler bra. Detta beror på att när det finns flera kanaler kan förstärkningen av en kanal ändras beroende på om de andra kanalerna har en O eller 1, en påverkan som kallas cross-gain-modulering. Även om det finns en enda högeffektkanal nära mättnad, kan en snedvridning inträffa eftersom 0-talet kommer att uppleva annan förstärkning än 1-talet.
Å andra sidan, även om förstärkaren har ett långsamt svar, bör den också kunna hantera plötsliga långsiktiga förändringar i den genomsnittliga ingångseffekten. Sådana plötsliga förändringar kan till exempel ske på grund av kanaltillägg / släpp (speciellt i dynamiskt rekonfigurerbara nätverk) eller skydd och återställning. I sådana fall kan förstärkaren uppleva stora tillfälliga förstärkningsvariationer (känd som "transienter") som måste undertrycks så mycket som möjligt av förstärkarkontrollmekanismen. I frånvaro av lämplig övergående undertryckning kan förstärkningsöverföringarna ackumuleras över en kedja av förstärkare, vilket leder till stora kraft- och / eller SNR-spänningar vid mottagaren.
Sammanfattningsvis bör den ideala optiska förstärkaren stödja flerkanalsdrift över ett så brett som möjligt ett våglängdsband, tillhandahålla platt förstärkning över ett stort dynamiskt förstärkningsområde, ha en hög mättad uteffekt, lågt brus och effektiv övergående undertryckning. Dessa egenskaper bör uppnås med bibehållen låg energiförbrukning, liten storlek och låg kostnad. Lyckligtvis har EDFA-tekniken avancerat till den punkt där många av dessa funktioner kan tillhandahållas samtidigt. Nu vet du, den idealiska optiska förstärkaren är EDFA-förstärkaren.
