Курсовая работа: Технології WDM

Знак компенсуючої дисперсії

Компенсатори дисперсії зазвичай використовується спільно з оптичним підсилювачем, що дає можливість виконати 1R регенерацію.

2.3.9. Оптичні підсилювачі

Оптичні підсилювачі забезпечують безпосереднє підсилення всіх оптичних каналів, що передані WDM мультиплексором, без їх перетворення у електричні сигнали та знову у оптичні. Оптичні підсилювачі використовують різні активні оптичні середовища та нелінійні ефекти і лазери накачування та підсилюють сигнал, котрий проходить через них. Вони не виконують 3R регенерацію, на відміну від регенераторів. На практиці в лінії між регенераторами може застосовуватись до 10 оптичних підсилювачів (на кількість оптичних підсилювачів впливає вносимий підсилювачем шум).

Оптичні підсилювачі обов'язково використовується після WDM мультиплексора і перед WDM демультиплексором для компенсації енергетичних втрат.

Параметри оптичних підсилювачів наступні:

Коефіцієнт підсилення каналу

Рівномірність коефіцієнта підсилення

Поляризаційна залежність коефіцієнта підсилення

Профіль підсилення

Підсилене спонтанне випромінювання

Шум-фактор

Типи оптичних підсилювачів

Типи підсилювачів	Сфера застосування
1	Підсилювач на волокні, що використовує розсіювання Мандельштама-Брілюена	Підсилення одного каналу (однієї довжини хвилі)
2	Підсилювач на волокні, що використовує Раманівське розсіювання	Підсилення кількох каналів одночасно
3	Параметричні оптичні підсилювачі	Підсилення кількох каналів одночасно
4	Напівпровідникові лазерні підсилювачі	Підсилення великої кількості каналів в широкій області діапазону хвиль одночасно
5	Підсилювачі на волокні з домішками	Підсилення великої кількості каналів в широкій області діапазону хвиль одночасно

Підсилювач на волокні, що використовує розсіювання Мандельштама-Брілюена.

Стимульоване розсіювання Мандельштама-Брілюена - нелінійне явище, за якого енергія оптичної хвилі (на частоті f1) переходить у енергію нової хвилі (на частоті f2) Якщо накачування відбувається на частоті f1, то такий підсилювач здатен підсилювати корисний сигнал на частоті f2.

Явище розсіювання Мандельштама-Брілюена виникає за потужності накачування порядку 10 мВт. Рівень стимульованого розсіювання Мандельштама-Брілюена є вищим за більшої ширини лінії лазера накачування та за більшої ефективної площі волоконного світловоду. Це розсіювання не виникає за довжин волокна, менших від 10 км.

Підсилювач на волокні, що використовує комбінаційне розсіювання Рамана.

Такі підсилювачі використовують нелінійне явище, пов'язане із стимульованим Раманівським розсіюванням. Раманівським, розсіювання назване на честь індійського фізика С.В. Рамана, котрий відкрив цей ефект у 1928 р. Принцип дії підсилювача полягає в тому, що фотон з частотою f1 при розсіюванні на молекулі речовини переходить на частоту f2. Якщо на частоті f2 передавати корисний сигнал, а потужність накачування на частоті f1 зробити достатньо високою, то Раманівське розсіювання стає стимульованим, а фотони - когерентними і волокно стає розподіленим підсилювачем, з коефіцієнтом підсилення, пропорційним накачуванню.

Таким чином, принцип дії Раманівських підсилювачів тотожній підсилювачам з розсіюванням Мандельштама-Брілюена, однак зсув між частотою корисного сигналу, що підсилюється, та частотою хвилі накачування є більшим. Діапазон підсилення також є більшим, що дозволяє підсилення одразу кількох каналів WDM системи. Явище розсіювання Рамана виникає при потужності накачування порядку 1 Вт.

Рманівські оптичні підсилювачі поділяють на:

Співнаправлені (в котрих енергія накачування здійснюється в напрямку розповсюдження корисного сигналу)

Зворотньонаправлені (в котрих енергія накачування здійснюється в напрямку, протилежному напрямку розповсюдження корисного сигналу)

Двонаправлені (в котрих енергія накачування здійснюється в обох напрямках)

Параметричні оптичні підсилювачі

Оптичні підсилювачі, що викокористовують ефект чотирихвильового змішування. Такі підсилювачі потребують великої потужності накачування (порядку ЗО ÷ 70 Вт), мають значний коефіцієнт підсилення (до 50 дБ), але їх реалізація потребує значної складності, що стримує їхнє практичне використання.

Напівпровідникові оптичні підсилювачі

Ніваппровідниковий оптичний підсилювач - підсилювач, активною речовиною якого є напівпровідниковий матеріал, а система накачування - електрична.

Напівпровідникові оптичні підсилювачі використовують збуджену емісію, що виникає завдяки взаємодії фотонів випромінювання накачування з електронами в зоні провідності у збуджуваному рівні.

Підсилювачі на волокні з домішками.

Оптичні підсилювачі, що використовують як активний матеріал рідкоземельні елентієм (або лантаніди - елементи з 57 по 71 в періодичній таблиці Менделєєва). Як правило, це Неодим (Nd) та Празеодим (Рr) для підсилення у вікні 1300 нм, Ербій (Er) та застосований з ним Ітербій (Yb) для підсилення у вікні 1550 нм.