Bộ khuếch đại laser phân phối

Định nghĩa: Bộ khuếch đại sợi quang trong liên kết dữ liệu sợi quang, quá trình khuếch đại xảy ra trên một sợi truyền dẫn rất dài.

Đối với các liên kết sợi dài được sử dụng để truyền dữ liệu khoảng cách xa, cần có một hoặc nhiều bộ khuếch đại sợi để đảm bảo đủ công suất tín hiệu ở máy thu và duy trì tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm vừa đủ trong khi vẫn đảm bảo tỷ lệ lỗi bit. Trong nhiều trường hợp, các bộ khuếch đại này rời rạc, được thực hiện bằng sợi quang pha tạp đất hiếm dài vài mét, được bơm bằng laser diode ghép sợi quang, đôi khi là một phần của máy phát hoặc ngay phía trước máy thu hoặc ở giữa quá trình truyền. chất xơ được sử dụng ở đâu đó. Một bộ khuếch đại phân tán trong sợi truyền cũng có thể được sử dụng. Đèn bơm thường được bơm vào cổng máy thu hoặc cổng máy phát hoặc cả hai cổng được bơm cùng một lúc. Bộ khuếch đại phân tán này có thể đạt được mức tăng tổng thể tương tự, nhưng mức tăng trên mỗi đơn vị chiều dài thấp hơn nhiều. Điều này có nghĩa là điều này có thể duy trì mức công suất tín hiệu hợp lý khi có tổn thất truyền tải, thay vì tăng công suất thêm vài decibel.

Ưu và nhược điểm:

Một lợi thế của việc sử dụng bộ khuếch đại phân tán là sự tích tụ nhiễu của bộ khuếch đại trên liên kết thấp hơn. Điều này chủ yếu là do công suất tín hiệu được duy trì mọi lúc chứ không phải ở mức rất thấp như trường hợp của các bộ khuếch đại rời rạc. Công suất tín hiệu đỉnh sau đó có thể được giảm đi mà không cần thêm nhiễu của bộ khuếch đại. Điều này thực sự làm giảm các hiệu ứng phi tuyến có hại của sợi quang.

Một nhược điểm rất lớn của bộ khuếch đại phân tán là cần công suất bơm cao hơn. Điều này áp dụng cho các bộ khuếch đại Raman và các bộ khuếch đại pha tạp đất hiếm, được thảo luận dưới đây.

Ưu điểm của các loại bộ khuếch đại khác nhau phụ thuộc vào hệ thống truyền dẫn và đặc tính của nó. Ví dụ, đối với các hệ thống chỉ dựa trên soliton, các yếu tố quan trọng cần xem xét là phạm vi bước sóng và băng thông tín hiệu.

Bộ khuếch đại laser phân tán

Bộ khuếch đại phân phối có thể được thực hiện dưới hai hình thức khác nhau. Phương pháp đầu tiên là sử dụng sợi truyền có chứa một số ion pha tạp đất hiếm, chẳng hạn như ion erbium, nhưng nồng độ pha tạp cần thấp hơn nhiều so với sợi khuếch đại thông thường. Mặc dù sợi silica thường được sử dụng để liên lạc nhưng độ hòa tan của nó trong các ion đất hiếm rất thấp và độ pha tạp thấp có thể tránh được tác dụng làm nguội. Tuy nhiên, do sợi quang truyền dẫn cũng có một số hạn chế khác nên khó tối ưu hóa sợi quang để có băng thông khuếch đại lớn. Đặc biệt, bất kỳ sự pha tạp nào cũng sẽ làm tăng tổn thất truyền tải, đây không phải là vấn đề nghiêm trọng ở các bộ khuếch đại rời rạc ngắn.

Vì đèn bơm của bộ khuếch đại phân tán cũng cần được truyền đi một khoảng cách xa nên nó sẽ bị mất đường truyền. Nếu bước sóng bơm nhỏ hơn nhiều so với bước sóng tín hiệu thì độ suy hao thậm chí còn lớn hơn ánh sáng tín hiệu. Do đó, các bộ khuếch đại pha tạp erbium phân phối dài cần sử dụng đèn bơm 1,45 micron thay vì đèn 980nm thông thường. Điều này đến lượt nó sẽ đặt ra nhiều hạn chế hơn đối với hình dạng phổ của mức tăng khuếch đại. Ngay cả với bước sóng bơm dài, yêu cầu công suất bơm vẫn cao hơn do tổn thất bơm so với bộ khuếch đại sợi rời.

Bộ khuếch đại Raman phân tán

Một loại bộ khuếch đại phân tán khác là bộ khuếch đại Raman, không cần pha tạp đất hiếm. Thay vào đó, nó sử dụng tán xạ Raman kích thích để đạt được quá trình khuếch đại. Tương tự như vậy, sợi truyền dẫn khó tối ưu hóa cho quá trình khuếch đại Raman vì tổn thất truyền tải cần phải thấp và đèn bơm cũng chịu tổn thất truyền dẫn. Vì vậy cần phải có công suất bơm rất cao.

Phổ khuếch đại của nguồn bơm phụ thuộc vào thành phần hóa học của lõi sợi. Có thể đạt được phổ khuếch đại rộng hơn được điều chỉnh bằng cách kết hợp các bước sóng bơm khác nhau.