Vyberte si ideálne optické zosilňovače podľa vlastností

Vyberte možnosť Ideálne optické zosilňovače podľa vlastností

Čo by sme mali pri kúpe optického zosilňovača zvážiť okrem ceny? Samozrejme, je to kvalita. Ako však môžeme určiť kvalitu, alebo nie? Potom príde na vlastnosti. Podľa vlastností optických zosilňovačov je potrebné zvážiť najmä tri aspekty.

1. Zisk, vstupný výkon a výstupný výkon
Najzákladnejšou vlastnosťou optického zosilňovača je jeho prevádzkový zisk, ktorý predstavuje množstvo zosilnenia vstupného optického signálu. Zisk sa zvyčajne meria v dB a je v rozsahu 10 až 30 dB. Zisk 10 dB znamená, že vstupný optický signál je zosilnený faktorom 10, zatiaľ čo zisk 30 dB znamená, že vstupný optický signál je zosilnený faktorom 1000.

Niektoré zosilňovače sú navrhnuté tak, aby pracovali s jedným vopred nastaveným ziskom, zatiaľ čo iné môžu podporovať rozsah hodnôt prevádzkového zosilnenia, čo umožňuje zosilňovaču riešiť rôzne aplikácie a funkcie. Okrem zosilnenia sa zosilňovač vyznačuje aj rozsahom podporovaných vstupných a výstupných optických výkonov. Kľúčovou špecifikáciou zosilňovača je najmä maximálny výstupný výkon, ktorý môže byť podporovaný, tiež označovaný ako nasýtený výstupný výkon. Tento parameter je často kritický pri určovaní nákladov zosilňovačov.

Všeobecne povedané, optické zosilňovače môžu byť klasifikované ako jednokanálové alebo viackanálové (WDM). Ako už názov napovedá, jednokanálové zosilňovače sú navrhnuté tak, aby zosilňovali iba jeden optický kanál, ktorý môže byť umiestnený kdekoľvek v špecifikovanom pásme, napríklad v pásme C (1528 až 1564 nm). Jednokanálové zosilňovače, napríklad C-pásmo EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier), môžu zvyčajne pracovať v širokom rozsahu prevádzkových ziskov a vyžadujú relatívne nízke úrovne výstupného výkonu.

Naopak, zosilňovač WDM je navrhnutý tak, aby fungoval, keď sa do zosilňovača vstupuje akýkoľvek počet kanálov (v rámci špecifikovaného pásma). Dôležitou vlastnosťou zosilňovačov WDM je rovinnosť zisku, čo je zmena zisku pre rôzne kanály. Pokiaľ zisk nie je plochý, rôzne kanály WDM budú mať rozdielny zisk, ktorý sa môže akumulovať pozdĺž reťazca zosilňovačov, čo vedie k veľkému nesúladu medzi kanálmi na konci spojenia.

Aby sa udržal plochý zisk, väčšina zosilňovačov WDM s nízkym počtom koncov podporuje iba jediný prevádzkový zisk alebo relatívne úzky rozsah zosilnenia. Zosilňovače WDM, ktoré poskytujú plochý zisk aj veľký rozsah prevádzkového zisku, vyžadujú zložitejšiu konštrukciu. Okrem zisku plochosti sú zosilňovače WDM potrebné na zabezpečenie veľkého rozsahu dynamického vstupného výkonu na podporu rôznych vstupných podmienok, v ktorých môže byť prítomný ľubovoľný počet kanálov od 1 do 80. Ďalej, aby sa podporilo maximálne množstvo kanálov, zosilňovače WDM vyžadujú relatívne vysoký nasýtený výstupný výkon, zvyčajne v rozsahu 17 až 23 dBm.

2. Hluk
Všetky zosilňovače vrátane optických zosilňovačov zavádzajú šum počas procesu zosilňovania, takže výstupný signál je vždy hlučnejší ako vstupný signál. Šumový výkon optického zosilňovača je charakterizovaný obrazom šumu (NF), ktorý je definovaný ako pomer pomeru signálu k šumu (SNR) na výstupe zosilňovača k ideálnemu SNR na vstupe. Pretože medzi NF zosilňovača a výkonom optického spojenia existuje vzájomný vzťah, je dôležité, aby NF zostal čo najmenší. NF závisí od technológie použitej pre zosilňovač, ako aj od zisku, pričom zosilňovač s väčším ziskom má zvyčajne nižší NF.

3. Dynamické vlastnosti
Ďalšou dôležitou vlastnosťou optických zosilňovačov je ich reakcia na dynamické zmeny vstupného výkonu. V ideálnom prípade by sa zisk zosilňovača nemal vôbec meniť pri zmene vstupného výkonu, nie je to však možné, keď zosilňovač pracuje pri maximálnom výstupnom výkone alebo blízko neho. V tomto prípade je nevyhnutné, aby zosilňovač reagoval dostatočne pomaly, takže jeho zisk je určený iba priemerným vstupným výkonom a nie je ovplyvňovaný rýchlymi zmenami (napríklad v dôsledku modulácie údajov).

Zosilňovače, ktoré reagujú príliš rýchlo, môžu byť hlučné a nezaobchádzajú s viacerými kanálmi dobre. Je to tak preto, že keď existuje viac kanálov, zisk jedného kanála sa môže meniť podľa toho, či ostatné kanály majú 0 alebo 1, čo je jav známy ako modulácia krížového zisku. Aj keď existuje jediný vysoko výkonný kanál blízko saturácie, môže dôjsť k skresleniu, pretože 0 bude mať iný zisk ako 1.

Na druhej strane, aj keď zosilňovač má pomalú odozvu, mal by byť tiež schopný zvládnuť náhle dlhodobé zmeny priemerného vstupného výkonu. K takýmto náhlym zmenám môže dôjsť napríklad v dôsledku pridávania / odkladania kanálov (najmä v dynamicky rekonfigurovateľných sieťach) alebo prepínania ochrany a obnovy. V takýchto prípadoch môže zosilňovač zaznamenať veľké dočasné zmeny zosilnenia (známe ako „prechodné“), ktoré je potrebné čo najviac potlačiť kontrolným mechanizmom zosilňovača. V neprítomnosti vhodného prechodného potlačenia by sa prechodné zosilnenie mohlo akumulovať v reťazci zosilňovača, čo by viedlo k veľkým výbojom výkonu a / alebo SNR v prijímači.

Aby som to zhrnul, ideálny optický zosilňovač by mal podporovať viackanálovú prevádzku v čo najširšom možnom pásme vlnových dĺžok, poskytnúť plochý zisk vo veľkom rozsahu dynamického zosilnenia, mať vysoký nasýtený výstupný výkon, nízky šum a efektívne prechodné potlačenie. Tieto vlastnosti by sa mali dosiahnuť pri zachovaní nízkej spotreby energie, malej veľkosti a nízkych nákladov. Našťastie technológia EDFA pokročila do bodu, keď je možné mnohé z týchto funkcií poskytnúť súčasne. Teraz viete, ideálnym optickým zosilňovačom je zosilňovač EDFA.