EDFA vs Raman vs SOA: Optik Amplifikatör Seçim Kılavuzu

EDFA, Raman ve SOA, optik kazanç oluşturmanın üç farklı yoludur. Tek bir başlık numarasına göre sıralanmamalıdırlar. Doğru seçim, sinyal dalga boyuna, amplifikatörün ağdaki konumuna, gerekli çıkış gücüne, optik sinyal-gürültü oranına, kanal yüklemesine, doğrusal olmayan sınırlara ve operasyonel karmaşıklığa bağlıdır.

Geleneksel C-bant veya L-bant DWDM için, banda özgü bir erbiyum katkılı fiber amplifikatör normalde değerlendirilen ilk teknolojidir. Dağıtılmış Raman amplifikasyonu, dikkatli bir şekilde modellenmiş bir aralığın farklı bir uzunlamasına güç profiline veya ek etkili OSNR marjına ihtiyaç duyduğu durumlarda anlamlı hale gelir. Geleneksel elektrikle pompalanan yarı iletken optik amplifikatör, kompakt boyut, hızlı kazanç dinamikleri, dalga boyu esnekliği veya fotonik entegrasyon, hat dereceli bir fiber amplifikatörün davranışını kopyalamaktan daha önemli olduğunda çekicidir.

Bu kılavuz, her temel tanımı tekrarlamak yerine mühendislik seçimine odaklanmaktadır. Girişe ihtiyaç duyan okuyucular şu şekilde başlayabilir:optik amplifikatörün temelleri.

Hızlı Seçim Özeti

Bu bir tarama tablosudur, ürün spesifikasyonu değildir. Nihai değerler amplifikatör veri sayfasından, tam kanal planından ve sistem düzeyinde doğrulamadan gelmelidir.

Amplifikatör Teknolojisi ve Ağ Rolü Farklı Kararlardır

EDFA, Raman ve SOA optik kazancın nasıl üretildiğini açıklıyor:

• EDFA:Bir optik pompa tarafından enerjilendirilen erbiyum katkılı fiberde uyarılmış emisyon.
• Raman amplifikatörü:iletim fiberinde veya özel bir Raman kazanç fiberinde Raman saçılımını uyardı.
• SOA:Geleneksel ticari cihazlarda normal olarak elektrik akımıyla enerjilendirilen yarı iletken bir dalga kılavuzunda uyarılmış emisyon.

Güçlendirici, hat içi ve ön amplifikatör, amplifikatörün nereye konuşlandırıldığını tanımlar:

• A güçlendiricivericinin yakınında veya kayıplı bir çoklayıcıdan sonra gücü artırır.
• Birhat içi amplifikatöruç noktalar arasındaki açıklık ve düğüm kaybını telafi eder.
• A ön amplifikatöralıcının önünde zayıf bir sinyal yükseltir.

Bu üç rolden herhangi biri için bir EDFA oluşturulabilir. Bir Raman pompası dağıtılmış hat kazancı sağlayabilirken, SOA, dalga boyu ve performansı alt sisteme uygun olduğunda kompakt bir kazanç bloğu görevi görebilir. FOCC'nin kılavuzugüçlendirici, hat ve ön amplifikatörlerDağıtım konumlarını daha ayrıntılı olarak açıklar.

MevcutITU-T G.661 önerisigenel optik amplifikatör parametre tanımları ve test yöntemleri sağlar. Veri sayfalarını karşılaştırmak için "yüksek kazanç" veya "düşük gürültü" gibi resmi olmayan etiketlerden daha iyi bir temel oluşturur.

EDFA, Raman ve SOA Karşılaştırıldı

EDFA'nın En Uygun Yeri

Bir EDFA, kazanç ortamı olarak pompalanmış erbiyum katkılı bir fiber kullanır. Pratik düzenekler ayrıca pompa birleştiricilerini, izolatörleri, filtreleri, izleme fotodiyotlarını ve kontrol elektroniklerini içerir. Birçok WDM kanalının amplifikatörden kontrollü bağıl güçle ayrılması gerektiğinde, kazanç düzleştirici bir filtre gerekebilir.

Banda özgü bir EDFA normalde aşağıdaki gibi geleneksel C-bandı veya L-bandı uygulamaları için değerlendirilen ilk teknolojidir:

• Kayıplı bir WDM çoklayıcıdan sonra yükseltici amplifikasyon
• Yerleşik bir DWDM aralığında hat içi amplifikasyon
• Düşük giriş gücü ön amplifikasyonu
• 1550 nm CATV veya PON yer paylaşımı dağıtımı
• Desteklenen erbiyum kazanç bandı içindeki laboratuvar amplifikasyonu

FOCC'nin makalesiWDM sistemlerinde EDFAbu tanıdık dağıtım rollerini açıklar. Daha geniş ağ bağlamı sitenin güncellenmiş kılavuzunda ele alınmaktadır.DWDM teknolojisi.

Neyin Doğrulanması Gerekir?

EDFA'ları yalnızca maksimum küçük sinyal kazancına göre karşılaştırmayın. Yararlı çalışma noktası minimum ve maksimum girişe, gerekli çıkışa, doymuş çıkışa, kanal sayısına, kanal başına güce, kazanç dalgalanmasına, gürültü rakamına ve kontrol moduna bağlıdır.

Bir EDFA, kendisine ulaşan sinyali ve bant içi gürültüyü güçlendirir, ardından güçlendirilmiş spontan emisyon veya ASE'yi ekler. İletilen verileri yeniden zamanlamaz, yeniden şekillendirmez veya yeniden yapılandırmaz.ITU-T G.663 önerisitek kanallı ve çok kanallı dijital sistemlerde optik amplifikatör cihazlarının ve alt sistemlerinin uygulamayla ilgili yönlerini ele alır.

Raman Amplifikasyonunun Değer Kattığı Yer

Raman amplifikasyonu, uyarılmış Raman saçılması yoluyla enerjiyi bir pompadan sinyale aktarır. Dağıtılmış bir Raman tasarımında iletim fiberi kazanç ortamının bir parçası haline gelir. Toplu tasarımda, özel bir fiber bölümü, ayrı bir düzeneğin içinde kazanç sağlar.

MevcutITU-T G.665 önerisiRaman amplifikatörlerini ve Raman ile güçlendirilmiş alt sistemleri sınıflandırır ve ilgili özellikleri, performans parametrelerini, test yöntemlerini ve optik güvenlik hususlarını tanımlar.

İleri, Geri ve Çift Yönlü Pompalama

Hiçbir pompa yönü evrensel olarak üstün değildir. Fiber türü, açıklık uzunluğu, kanal yükleme, başlatma gücü, bağıl yoğunluk-gürültü aktarımı, doğrusal olmayan cezalar ve operasyonel kısıtlamalar sonucu belirler.

Raman amplifikasyonu genellikle OSNR ile sınırlandırılmış tutarlı bağlantılar, genişletilmiş aralıklar, geniş veya özel kazanç bantları ve hibrit Raman/EDFA mimarileri için dikkate alınır. FOCC'nin genel bakışıUzun mesafeli bağlantılar için Raman amplifikasyonuek arka plan sağlarkenuzun mesafe DWDM iletimiamplifikatörü daha geniş sistemin içine yerleştirir.

SOA'nın En Uygun Yeri

Geleneksel bir yarı iletken optik amplifikatör, elektriksel olarak enjekte edilmiş bir yarı iletken aktif bölge kullanır. Dalga kılavuzu ve yüzeyleri, sıradan bir lazer boşluğu gibi çalışmak yerine, ilerleyen dalga kazancı sağlayacak şekilde tasarlanmıştır.

SOA'lar, bir tasarımın kompakt bir kazanç elemanına, hızlı elektriksel kontrole, diğer fotonik işlevlerle entegrasyona, optik geçitlemeye, dalga boyu dönüşümüne veya standart bir EDFA tarafından sunulmayan bir bantta amplifikasyona ihtiyaç duyduğu durumlarda dikkate alınır. Yarı iletken malzemeler ve cihaz yapıları farklı dalga boyu bölgeleri için seçilebilir.

Anahtarlamayı ve dalga boyu dönüşümünü mümkün kılan aynı hızlı taşıyıcı dinamikleri, kazanç sıkıştırması, çapraz kazanç modülasyonu, çapraz faz modülasyonu, dört dalga karıştırma, desen efektleri ve kanal karışması üretebilir. Bu etkiler bir optik işleme deneyinde yararlı olabilir ve şeffaf bir WDM amplifikatöründe kabul edilemez.

SOA performansı geniş bir yelpazeye yayılmaktadır. Birçok kompakt cihaz, hat sınıfı fiber amplifikatörlerden daha düşük doymuş çıkışa sahiptir, ancak yüksek güçlü, düşük gürültülü tasarımlar da mevcuttur. Örneğin, birİki aşamalı monolitik olarak entegre SOA üzerine IEEE makalesiyüksek saturasyon çıkışı, geniş kazanç bant genişliği ve düşük gürültü rakamını hedefleyen bir tasarım rapor ediyor. Tek bir ürün veya belge tüm teknoloji sınıfını tanımlamaz, bu nedenle gerçek veri sayfası ve çalışma koşulları esastır.

Kazanç, Doygunluk ve Kanal Başına Güç

Kazanç, tanımlanmış bir çalışma noktasında çıkış ve giriş gücü arasındaki farktır. Her zaman maksimum toplam çıkış ve aktif kanal sayısı ile birlikte okunmalıdır.

İçinNeşit güçteki WDM kanalları için yaklaşık ilişki şöyledir:

dBm=cinsinden toplam optik güç dBm + 10 cinsinden kanal başına güç günlük₁₀(N)

Bir amplifikatör toplam çıkış sınırına ulaşırsa, kanal eklemek sınırsız ek çıkış oluşturmaz. Mevcut güç aktif kanallara bölünür ve amplifikatör kazanç sıkıştırmasına girebilir. Zayıf bir giriş için yüksek kazancı gösteren bir veri sayfası, aynı kazancın tam yüklü bir DWDM spektrumu ile mevcut olduğunu kanıtlamaz.

Tam Yük ve Kısmi Yük Testi

Bir WDM amplifikatörü en az iki kanal yükleme durumu altında değerlendirilmelidir:

• Tam yük:planlanan tüm kanalların mevcut olması, toplam çıkışın, kanal başına gücün, kazanç dalgalanmasının ve doygunluk payının kontrol edilmesine olanak sağlar.
• Kısmi yük:Kanallar eklenir veya kaldırılır, böylece otomatik kazanç kontrolü, otomatik güç kontrolü, geçici davranış ve hayatta kalan kanal güç gezilerinin kontrol edilmesine olanak sağlanır.

KayıpDWDM MUX/DEMUX, filtreler, izleme bağlantı noktaları, konektörler ve ROADM'ler amplifikatör kazancını atamadan önce dahil edilmelidir. Pompa ve sinyal bağlantısı aynı zamanda seçilen pasif bileşene de bağlı olabilir; sitenin kılavuzufiber optik kuplör seçimiana cihaz parametrelerini açıklar.

Çıkış Gücü Neden OSNR'yi Geri Yüklemiyor?

Her toplu amplifikatör ASE'yi ekler. Daha sonraki bir amplifikatör, hem kalan sinyali hem de geçiş bandında zaten birikmiş olan gürültüyü güçlendirir, ardından kendi gürültü katkısını ekler. Toplam çıkış gücünün arttırılması, OSNR yetersiz kalırken alıcı gücü ihtiyacını karşılayabilir.

Bu nedenle bir ön amplifikatör rotada daha önce biriken gürültüyü tersine çeviremez. Gürültü performansı önemlidir çünkü giriş sinyali zaten zayıftır. Dağıtılmış Raman, kazancın nerede oluştuğunu ve sinyal gücünün fiber boyunca nasıl geliştiğini değiştirerek etkili yayılma gürültüsü davranışını iyileştirebilir, ancak faydanın doğrusal olmayan cezalar ve pompa davranışı ile modellenmesi gerekir.

İletim fiberinin kendisi de sonucu etkiler. Geleneksel telekom yolları genellikle OS2 tek modlu bağlantıyı kullanır;OS2 tek modlu yama kablolarıekipman arayüzlerinde. Fiber türü, zayıflama, etkili alan, dağılım, konnektör kaybı ve yansımaların tümü amplifikatör tasarımına girer.

Hibrit Raman/EDFA Tasarımı Doğrulandığında

Raman ve EDFA her zaman rakip alternatifler değildir. Dağıtılmış bir Raman aşaması açıklık boyunca kazanç sağlayabilir, toplu EDFA ise düğüm kaybını telafi eder veya bir sonraki açıklık için gereken çıktıyı oluşturur.

karşılaştıran bir Optica çalışmasıYalnızca Raman ve Raman artı EDFA amplifikasyonubirleştirilmiş mimarinin, dikkate alınan uzun mesafeli WDM sisteminde daha fazla tasarım esnekliği ve daha iyi performans sağlayabileceğini buldu. Bu sonuç mimariye özgüdür, evrensel bir garanti değildir.

Hibrit tasarımı yalnızca modelleme veya ölçüm, yalnızca EDFA aralığının gerekli marjı karşılamadığını gösterdiğinde ve iyileştirme aşağıdakileri haklı çıkardığında kullanın:

• Ek pompa lazerleri ve kontrol donanımı
• Optik güvenlik kontrolleri ve otomatik kapanma
• Daha karmaşık doğrusal olmayan ve gürültü analizi
• Ek devreye alma ve izleme prosedürleri
• Daha yüksek güç tüketimi, bakım çalışmaları ve yedek gereksinimler

Kavramsal Seçim Örneği

Planlanan çok kanallı bir C-bant DWDM bağlantısını düşünün. Bu bir tasarım yöntemidir, belirli bir ürüne ilişkin bir iddia değildir.

1. Pasif kayıp bütçesini oluşturun.Fiber zayıflamayı, konektörleri, eklemeleri, izleme bağlantılarını, filtreleri ve MUX/DEMUX kaybını içerir.
2. Yükselteç rolünü tanımlayın.İhtiyacınızın verici güçlendirici mi, hat içi kazanç aşaması mı, yoksa alıcı ön amplifikatörü mü olduğuna karar verin.
3. Çalışma giriş aralığını hesaplayın.Beklenen minimum ve maksimum yayılma kaybını ve kanal yükleme koşullarını kullanın.
4. Toplam çıktı gereksinimini kontrol edin.Yukarıdaki kanal sayısı ilişkisiyle istenen kanal başına çıkışı toplam WDM gücüne dönüştürün.
5. Doygunluğu gözden geçirin ve düzlük kazanın.Tam yükün belirtilen çalışma bölgesini aşmadığını doğrulayın.
6. OSNR'yi değerlendirin.Verici OSNR'sini, kademeli amplifikatör gürültüsünü, filtrelemeyi, alıcı gereksinimini ve mühendislik marjını ekleyin.
7. Yalnızca EDFA ile başlayın.Geleneksel bir mimari çıktı, OSNR, geçici ve marj gereksinimlerini karşılıyorsa, eklenen Raman karmaşıklığı haklı gösterilmez.
8. Hibrit Raman/EDFA'yı yalnızca gerekirse değerlendirin.İyileştirilmiş güç profilini ve etkili gürültü performansını doğrusal olmayan, güvenlik, operasyonel ve maliyet cezalarıyla karşılaştırın.
9. Alıcının aşırı yükünü kontrol edin.Daha fazla optik gücün her zaman faydalı olduğunu varsaymak yerine, gerektiğinde zayıflama ekleyin.

FOCC'lerfiber optik zayıflatıcı seçim kılavuzuzayıflama değerinin, dalga boyunun, konnektör tipinin ve uygulamanın seçimi nasıl etkilediğini açıklar. Mevcut bileşen formatları şu adreste incelenebilir:fiber optik zayıflatıcı aralığı.

Tedarik Şartname Şablonu

Yaygın Seçim Hataları