1. Одноволновые EDFA-усилители подразделяются на предварительные усилители (PA), усилители мощности (BA) и линейные усилители (LA). В чём их различия?
Ответ: Усилители малых сигналов (PA) на основе эрбиевого волокна специально разработаны для усиления слабых оптических сигналов в диапазоне от -45 дБм до -25 дБм. Типичные значения усиления малых сигналов достигают 35–45 дБ при сохранении низкого коэффициента шума. Они обычно используются перед фотодетекторами для предварительного усиления сигналов и повышения их способности обнаруживать слабые световые сигналы, отсюда и название «предусилитель». Например, на схеме ниже при входной оптической мощности -35 дБм после усиления усилителем PA35 усиление сигнала составляет более 35 дБ в спектре, а отношение сигнал/фоновый шум по-прежнему превышает 30 дБ. При использовании усилителя с уравновешивающим усилителем (BA) общая мощность может быть усилена до того же уровня, но соотношение сигнал/фоновый шум составит всего около 10 дБ или ниже. Основная задача усилителей PA — достижение высокого коэффициента усиления.
Линейные усилители на основе эрбия (LA, In-Line Amplifiers) — это оптические усилители мощности, специально разработанные для линейных повторителей в волоконно-оптических лазерных системах или системах волоконно-оптической связи. Они сочетают в себе преимущества усилителей мощности (PA) и волоконно-оптических усилителей (BA), обеспечивая усиление с высоким коэффициентом усиления для слабых сигналов и излучая высокую мощность лазера. Они обладают высоким коэффициентом усиления, высокой мощностью передачи и относительно низким уровнем шума и используются между сегментами волокна для увеличения длины повторителя или компенсации потерь в ответвлениях на участках «точка-многоточка» оптических сетей доступа. Проще говоря, их можно рассматривать как комбинацию PA и BA.
2. Что такое режимы ACC и APC усилителя EDFA?
Ответ: Режим ACC — автоматическое управление током: ток накачки EDFA устанавливается пользователем и автоматически фиксируется усилителем, поддерживая постоянный ток накачки. Даже при колебаниях входной оптической мощности ток накачки не реагирует, поэтому выходная мощность также будет колебаться. EDFA не влияет на эти колебания мощности. Режим ACC доступен для всех моделей EDFA. Усилители EDFA для малых сигналов поддерживают только режим ACC.
Режим APC — автоматическое управление мощностью: пользователь устанавливает выходную оптическую мощность сигнала EDFA, PD автоматически отслеживает выходную мощность и обеспечивает обратную связь, а EDFA управляет и адаптивно регулирует накачку для стабилизации выходного сигнала. Преимущество режима APC заключается в том, что при колебаниях входной оптической мощности EDFA минимизирует колебания выходной мощности, что делает его пригодным как для EDFA силового, так и для линейного типа.
Следующая диаграмма иллюстрирует это:
3. На сайте представлены различные типы усилителей на основе волокон, легированных эрбием (EDFA), включая одноволновые EDFA, многоволновые EDFA и импульсные EDFA. Каковы преимущества импульсных EDFA по сравнению с одноволновыми EDFA?
Ответ: Одноволновые EDFA, многоволновые EDFA и импульсные EDFA, хотя все они основаны на одном и том же принципе — использовании лазера с длиной волны 980 нм для накачки эрбиевого волокна с целью получения оптического усиления в C- и L-диапазонах, — оптимизируются и обрабатываются в зависимости от типа входного оптического сигнала. Одноволновые EDFA в первую очередь предназначены для приложений, где в любой момент времени на вход поступает только сигнал с одной длиной волны в C- или L-диапазоне, без учета одновременного усиления нескольких длин волн. Многоволновые усилители EDFA с неравномерной АЧХ разработаны для приложений, где сигналы с несколькими длинами волн поступают одновременно в C- или L-диапазон, что требует учета неравномерности АЧХ для одновременного усиления. Импульсные усилители EDFA предназначены в основном для сигналов с низкой частотой повторения (<1 МГц) и малой длительностью импульса, поскольку такие импульсные сигналы склонны генерировать высокие импульсы во время усиления, возбуждая различные нелинейные эффекты, приводящие к ухудшению спектра и искажению импульса. Таким образом, усилитель, отвечая требованиям к усилению мощности, минимизирует искажения EDFA. 4. Оптические нелинейные эффекты при усилении уменьшают искажения импульса и улучшают соотношение сигнал/фон в спектре усиленного сигнала.
5. Может ли импульсный усилитель сохранять форму импульса при усилении прямоугольного импульса?
Ответ: Хотя импульсные усилители оптимизированы для импульсных лазерных сигналов, при усилении широкополосных прямоугольных лазерных сигналов (длительностью более 50 нс) из-за характеристик усиливающего волокна передний фронт импульса сигнала получает приоритетное усиление, в то время как усиление в середине и хвосте импульса постепенно уменьшается. Поэтому прямоугольный импульс с плоской вершиной часто имеет форму с загнутым вверх передним фронтом и постепенно уменьшающимися серединой и хвостом после усиления EDFA. Это явление невозможно устранить, и оно становится более выраженным с большей длительностью импульса (это можно объяснить тем, что ионы верхнего уровня, потребляемые сигналом в начале импульса, не успевают восполниться до прихода сигнала в конце импульса, отсюда и постепенное снижение усиления в середине и хвосте импульса). Как показано на рисунке ниже, формы импульсов после усиления импульса длительностью 500 нс и импульса длительностью 40 мкс показывают, что искажения более значительны после усиления импульса длительностью 40 мкс.
5. Как выбрать импульсную модель EDFA? Какова цена?
Ответ: Импульсные лазерные усилители — это довольно специализированные устройства с множеством комбинаций параметров. Требуемые параметры каждого заказчика практически всегда различны, поэтому в настоящее время не существует стандартной цены. Цена зависит от параметров и характеристик сигнала предварительного усиления заказчика (длина волны сигнала/спектральное отношение сигнал/фон/длительность импульса/частота повторения/пиковая мощность), а также желаемой пиковой мощности импульса после усиления и спектрального отношения сигнал/фон. Для сигналов с длительностью импульса более 50 нс нам также необходимо обсудить с пользователем, приемлемы ли для него искажения после усиления импульса (как упоминалось выше). После детального анализа предлагаемого решения мы предоставим коммерческое предложение.
Что такое устройство защиты накачки? Как его выбрать?
Ответ: Устройство защиты накачки — это фильтрующее устройство с волоконным покрытием, обычно размещаемое между лазером накачки и WDM (Wave DM) пользователя. Он предотвращает возврат небольшой части светового сигнала, генерируемого редкоземельным волокном, в модуль накачки через WDM, тем самым предотвращая повреждение лазера накачки. Для удобства использования наши лазеры накачки с длиной волны 980 нм могут быть интегрированы в корпус с защитой. Это устройство обеспечивает двунаправленную передачу длины волны накачки (910–990 нм), но блокирует световой сигнал как от эрбиевого волокна (длина волны, просветляющая 1500–1600 нм), так и от иттербиевого волокна (длина волны, просветляющая 1020–1120 нм), защищая тем самым лазер накачки. Важно отметить, что защитные устройства накачки для эрбиевых и иттербиевых волокон не взаимозаменяемы. Поэтому при покупке лазера накачки вам следует уточнить у нас, встроена ли защита в модуль накачки, а также указать конкретную длину волны, на которую она должна быть просветляющей. Кроме того, устройство защиты не обеспечивает однонаправленную изоляцию для длины волны накачки 980 нм; то есть лазерный свет с длиной волны 980 нм, отраженный по выходному волокну, может вернуться в лазер накачки через устройство защиты накачки. Если требуется однонаправленная изоляция выхода накачки, можно добавить изолятор с длиной волны 980 нм. Использование устройства защиты накачки показано на следующей схеме:
6. Что такое рамановский усилитель? Как он используется?
Ответ: Волоконно-оптический рамановский усилитель использует эффект Рамана в кварцевом волокне для усиления оптических сигналов. Он обеспечивает усиление оптических сигналов в C- или L-диапазонах с высоким коэффициентом усиления и низким уровнем шума, эффективно компенсируя затухание сигнала при передаче по оптоволокну на большие расстояния. Он широко используется в системах оптической передачи на большие расстояния, распределенном оптоволоконном считывании и оптических системах передачи с плотным спектральным уплотнением каналов (WDM). Важно отметить, что коэффициент усиления рамановского усилителя определяется разницей мощностей между накаченным и ненакаченным состояниями, также известной как коммутационный коэффициент усиления. Для сигналов с длиной волны около 1550 нм обычно используется лазер с рамановской накачкой в диапазоне длин волн от 1450 до 1460 нм. Сигнальный свет и свет рамановской накачки одновременно поступают в оптоволокно для передачи на большие расстояния через WDM, образуя распределенный волоконно-оптический рамановский усилитель. Для сигналов с несколькими длинами волн, распределенных в C-диапазоне, рамановская накачка также требует выбора нескольких длин волн в диапазоне от 1420 до 1470 нм для достижения равномерного усиления, как показано на диаграмме ниже. Рамановские усилители, которые мы предлагаем, в основном представляют собой рамановские лазеры накачки. Пользователи могут предоставить собственные устройства мультиплексирования с разделением по длине волны (WDM) и усиливающие волокна, или мы можем предоставить полный комплект.
В случае нашей пользовательской системы рамановский усилитель показан ниже (принципиальная схема).
Box optronics
Box optronics
'sales05@boxoptronics.com'