Технологическая автоматизация

Методы цифровых технологий

Оптические усилители, легированные эрбием

, и имеют следующие параметры:

· мощность насыщения;

· коэффициент усиления;

· мощность усиленного спонтанного излучения;

· шум-фактор.

Мощность насыщения определяет максимальную выходную мощность усилителя. Большее значение мощности позволяет увеличивать расстояние безретрансляционного участка. Этот параметр варьируется в зависимости от модели оптического усилителя. У мощных EDFA он может превосходить 36 дБм (4 Вт).

Коэффициент усиления определяется из соотношения:

где:и - мощности (полезных) сигналов на входе и выходе усилителя, а логарифмический эквивалент определяется по формуле. Величина коэффициента усиления зависит от входной мощности и стремиться к своему максимальному пределу по мере уменьшения мощности входного сигнала.

В отсутствии входного сигнала EDFA является источником спонтанного излучения фотонов. Спектр излучения зависит от формы энергетической зоны атомов эрбия и от статистического распределения заселенностей уровней зоны. Спонтанно образованные фотоны, распространяясь по волокну в активной зоне усилителя EDFA, тиражируются, в результате чего создаются вторичные фотоны на той же длине волны, с той же фазой, поляризацией и направлением распространения. Результирующий спектр спонтанных фотонов называется усиленным спонтанным излучением. Его мощность нормируется в расчете на 1 Гц и имеет размерность Вт/Гц.

Если на вход усилителя подается сигнал, от лазера, то определенная доля энергетических переходов, ранее работавшая на усиленное спонтанное излучение, начинает происходить под действием сигнала от лазера, усиливая входной сигнал. Таким образом происходит не только усиление полезного входного сигнала, но и ослабление ASE.

При подаче на вход мультиплексного сигнала происходит дальнейший отток мощности от ASE в пользу усиливаемых мультиплексных каналов. Обычно усилители работают в режиме насыщения по отношению к сигналу на выходе. Это создает естественное выравнивание уровней сигналов в каналах, что крайне желательно особенно для протяженных линиях с большим числом последовательных усилителей.

Если лазер, предшествующий усилителю, генерирует излучение в спектральном окне и соответственно в этом же окне пропускает сигнал фильтр в приемном оптоэлектронном модуле, то вклад в мощность шума на выходе благодаря усиленному спонтанному излучению будет равен .

Таким образом, оптические линии с каскадом EDFA проявляют себя лучше, когда мультиплексный сигнал представлен более узкими в спектральном отношении отдельными каналами. Использование узкополосных фильтров непосредственно перед приемным оптоэлектронным модулем, настроенных на рабочую длину волны, также помогает уменьшить уровень шума от усиленного спонтанного излучения.

Рисунок 11 - Выходной спектр EDFA, снятый спектральным анализатором (ASE - спектральная плотность шума)

Большие собственные временные постоянные EDFA - постоянная времени перехода в метастабильное состояние ~1 мкс, время жизни метастабильного состояния ~10 мкс - устраняют кросс-модуляцию ASE в усилителе и делает более стабильной работу каскада оптических усилителей. Мощность усиленного спонтанного излучения связана к коэффициентом усиления формулой:

где:

- постоянная планка, равная 6,6252 x 10-34 Втс2;

- частота (Гц), соответствующая длине волны lиз диапазона 1530-1560 нм;

- коэффициент спонтанной эмиссии;

h- квантовая эффективность. В идеальном случае при отнесенная ко входу мощность усиленного спонтанного излучения идеального квантового усилителя просто равна , что приl= 1550 нм составляет 1.28 x 10-19 Вт/Гц в расчете на спектральную полосу 1 Гц. Перейти на страницу: 1 2 3 4

Другие статьи по теме:

Измерение параметров радиолокационного сигнала Исходные соотношения. Критерий оптимальной оценки параметров сигнала: Пусть на вход приемника поступает аддитивная смесь сигнала и шума: ; где: - вектор случайных ...

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 ...

История развития пожарной автоматики В современном обществе огромное внимание уделяется созданию систем пожарной безопасности объектов, которые предназначены для защиты жизни людей и материальных ценностей от огня. Ведь опа ...