پاورپوینت تقویت کننده های نوری

تقویت کننده های نوری

فهرست
مقدمه
تاریخچه تقویت کننده های نوری
انواع تقویت کننده های نوری
تقویت کننده های EDFA
ویژگی های تقویت کننده های EDFA
برخی روش های جدید
جمع بندی
مراجع

سیستم ها مخابرات نوری قدیمی
محدود شدن سرعت بوسیله قطعات الکترونیکی
مدارات الکترونیکی برای مدولاسیون
مدارات تقویت کننده برای جبران تلفات
مدارات تحریک کننده ی دیود لیزری

چرا تقویت کننده های نوری
افزایش مسافت انتقال
یافتن راه های جدید برای افزایش سرعت و ظرفیت سیستم های مخابراتی
تلاش در جهت افزایش گستره ی شبکه ی ارتباط جهانی
افزایش فرکانس حامل ها در یک سیستم ارتباطی باعث بهبود ظرفیت و سرعت در آن سیستم خواهد شد .
رفع مشکل تلفات در فیبر نوری در مسیر انتقال
< 0.25 dB/km loss @ ~1.5 m
< 0.5 dB/km loss @ 1.2 – 1.6 m

تاریخچه
در اوایل سال 1980 ، بیشتر به تقویت کننده های فیبری Raman (RFA Raman fiber amplifier) و تقویت کننده های لیزری نیمه هادی SLA (Semiconductor Laser Amplifier) توجه می شد .
در سال 1986 آزمایشگاه AT & T Bell و گروه های تحقیقاتی زیادی روی EDFA (Erbium doped fiber amplifier) کار می کردند .
در سال 1989 برای اولین بار NTT دیود های لیزری InGaAsP تازه ساخته شده را برای پمپ EDFA در یک سیستم عملی به کار گرفته شد .

طبقه بندی تقویت کننده های نوری
Rare earth-Doped Fiber Amplifiers
Erbium-Doped Fiber Amplifiers (EDFA):C, L-Band(1530-1565nm), (1565 – 1625nm)
Thulium-Doped Fiber Amplifiers (TDFA): S-Band (1440-1530nm)
Praseodymium-Doped Fiber Amplifiers (PDFA): O-Band
Fiber Raman Amplifiers
Discrete Raman Amplifiers
Distributed Raman Amplifiers (DRA)
Semiconductor Optical Amplifiers (SOA)
conventional SOA
GC-SOA (Gain-Clamped SOA)
LOA (Linear Optical Amplifier)

کاربردهای تقویت کننده های نوری
تقویت کننده در مسیر
جایگزین مولدها هستند و یک سیگنال ضعیف شده را تقویت می کنند تا بتواند مسافت بیشتری را طی کند.

تقویت کننده توان
تقویت سیگنال برای جبران تلفات ناشی از فیبر.
معمولا بلافاصله بعد از منبع قرار می گیرد و یا با آن مجتمع می شود.

پیش تقویت کننده
سیگنال دریافتی را تقویت می کند.

تقویت کننده های LAN
جبران تلفات توزیع در شبکه های محلی

کاربردهای تقویت کننده های نوری
60 mW
45 mW
30 mW
توان خروجی [dBm]
in-line
amplifier
Booster
amplifier
preamplifier
بهره [dB]

کاربردهای تقویت کننده های نوری

Erbium-Doped Fiber Amplifiers

شامل دیودهای نوری برای اندازه گیری، لیزر برای تحریک و ایزولاتور برای فیلتر کردن طیف خروجی

Erbium-Doped Fiber Amplifiers

980 nm
Pump
پمپ نوری به انرژی بالاتر
N
1
N
2
N
3
Radiationless
Decay
"metastable" گذر سریع به حالات
N
1
N
2
N
3
~1550 nm
~1550 nm
Signal
Output
Stimulated Emission and Amplification
N
1
N
2
N
3

Erbium-Doped Fiber Amplifiers

Pump Source
WDM
Erbium Doped Fibre
Isolator
Isolator
= Fusion Splice
Input
Output
980 nm signal
1550 nm data signal
Power level
980 nm signal
1550 nm data signal
Power level
توان مابین سیگنال پمپ شده و سیگنال داده مبادله می شود
Erbium-Doped Fiber Amplifiers

لیزر پمپ
کوپلر WDM
فیبر دوپ شده با Erbium
ورودی و خروجی
Erbium-Doped Fiber Amplifiers

Erbium-Doped Fiber Amplifiers

Erbium-Doped Fiber Amplifiers
دو تفاوت عمده در ادوات الکترونیکی و نوری رفتار آنها در حالت اشباع می باشد.
با افزایش توان ورودی EDFA توان کل به آهستگی تغییر می کند.
ادوات الکترونیکی در نزدیکی اشباع، توید اعوجاج و هارمونیک می کنند.
توان خروجی برابر است با :
Amplified signal + Noise (Amplified Spontaneous Emission ASE)

P
in (dBm)
Total P
out
-3 dB
Max
–
20
–
30
–
10
Gain

تقویت کننده های نوری جدید
Increase in spectral bandwidth ~ 140 nm (hybrid solutions)

تقویت کننده های نوری جدید
Hybrid solution EDFA + TDFA

مقایسه تقویت کننده ها

بهنای باند بهره در تقویت کننده های نوری

جمع بندی
تقویت کننده های نوری داری پهنای باند بیشتر، برد و قابلیت اطمینان بالاتر هستند.
دارای توان خروجی ثابت نسبت به تغییرات توان ورودی هستند.
روز به روز بر روی تقویت کننده ها با پهنای باند بیشتر کار می شود.
امروز از ترکیب تقویت کنندههای مختلف به صورت Hybrid استفاده می شود.

مراجع
Paschotta, Rüdiger. "Tutorial on Fiber Amplifiers". Tutorial on Fiber Amplifiers. RP Photonics. Retrieved 10 October 2013.
Mears, R.J. and Reekie, L. and Poole, S.B. and Payne, D.N.: "Low-threshold tunable CW and Q-switched fiber laser operating at 1.55μm", Electron. Lett., 1986, 22, pp.159-160
R.J. Mears, L. Reekie, I.M. Jauncey and D. N. Payne: “Low-noise Erbium-doped fibre amplifier at 1.54μm”, Electron. Lett., 1987, 23, pp.1026–1028

با تشکر از توجه شما

تعداد صفحات : 26 | فرمت فایل : .pptx

بلافاصله بعد از پرداخت لینک دانلود فعال می شود