Технологическая автоматизация

Методы цифровых технологий

Основные параметры оптических усилителей

Оптические усилители сигнала предназначены для усиления оптического сигнала за счет внутреннего усиление без промежуточного преобразования в электрическую форму

Основные характеристики оптических усилителей:

•коэффициент усиления;

•уровень (коэффициент) шума;

•динамический диапазон;

•амплитудно-фазовую характеристику (АФХ);

•коэффициент усиления среды;

•мощность насыщения;

•усиленное спонтанное излучение (УСИ);

•чувствительность к поляризации сигнала;

•амплитудно-волновую характеристику (АВХ).

Рассмотрим подробнее эти параметры.

В общем случае коэффициент усиления оптического усилителя для одного сигнала на центральной частоте имеет вид:

(1)

гдеи )- мощности оптического сигнала на входе и выходе усилителя, измеренные на рабочей угловой частоте (или соответствующей длине волны) при малом уровне входного сигнала, гарантирующем отсутствие насыщения выходного сигнала.

Основным активным агентом оптических усилителей является фотон, следовательно, идеальный оптический усилитель с коэффициентом усиления Kдолжен синфазно генерировать на выходе ровно K

фотонов на каждый фотон, попавший на его вход. То есть оптический усилитель должен пропорционально усиливать интенсивность входного оптического сигнала, оставляя его форму неизменной, независимо от его интенсивности, длины волны, состояния поляризации, формы отображаемой двоичной последовательности. Фактически же указанные факторы, а также ряд других факторов влияют на АФХ усилительной (или активной) средыили ее частотный спектр, а затем уже на АФХ собственно ОУ.

Практика показывает, что большинство оптических усилительных (активных) сред можно рассматривать как однородную распределенную двухуровневую среду, для которой коэффициент усиления среды на единицу длины может быть описан выражением вида:

(2)

где: - максимальное (вычисленное для малого входного сигнала значение коэффициента усиления), зависящее от мощности накачки; - разность частоты входного оптического сигнала и частоты квантового перехода электронов с верхнего уровня на нижний; - время релаксации диполей вещества активной среды; оптическая мощность входного сигнала; - мощность насыщения.

Аналогично электронным усилителям модуль усиления ОУ зависит от уровня входного сигнала. До определенного (малого) уровня входной мощности усиление практически постоянно, зятем оно начинает экспоненциально падать (рис. 4) с ростом уровня входной мощности. Этот "падающий" участок характеристики является областью насыщения усилителя и объясняется уменьшением коэффициента размножения, вызванным возрастающим с ростом входного сигнала дефицитом частиц, которые способны генерировать вторичные фотоны, на том уровне, где создается инверсия населенности. Эта область численно характеризуется мощностью насыщения на выходе усилителя, определяемой по выходной характеристике на уровне -3 дБм, при котором коэффициент усиления средыпадает в два раза. Перейти на страницу: 1 2 3

Другие статьи по теме:

Исследование биполярного транзистора в статическом режиме Биполярным транзистором называют трёхслойную полупроводниковую структуру с чередующимися типом проводимости областей, созданную в едином кристалле и образующую два встречно включённых вз ...

Многофункциональное приемопередающее устройство диапазона 433 МГц В настоящее время многие зарубежные и отечественные производители микросхем имеют в своей линейке продуктов однокристальные ресиверы или приемопередатчики с возможностью работы как с одн ...

Методы оценки качества функционирования систем распределения информации Автоматическая телефонная станция (АТС), сеть связи, для передачи и приема различного вида информации (телефонной, телеграфной, передача данных) состоят из тысяч отдельных приборов, кот ...