Kies Ideale optische versterkers bij Eigenschappen
Waar moeten we naast de prijs rekening mee houden bij het kopen van een optische versterker? Natuurlijk is het de kwaliteit. Maar hoe kunnen we de kwaliteit goed bepalen of niet? Dan komt het aan de eigenschappen. Er zijn hoofdzakelijk drie aspecten waarmee rekening moet worden gehouden op basis van de eigenschappen van optische versterkers.
1. Versterking, ingangsvermogen en uitgangsvermogen
De meest basale eigenschap van een optische versterker is de operationele versterking, de hoeveelheid waarmee het optische ingangssignaal wordt versterkt. De versterking wordt meestal gemeten in dB en ligt in het bereik van 10 tot 30 dB. Een versterking van 10 dB betekent dat het optische ingangssignaal wordt versterkt met een factor 10, terwijl een versterking van 30 dB betekent dat het optische ingangssignaal wordt versterkt met een factor 1000.
Sommige versterkers zijn ontworpen om te werken met een vooraf ingestelde versterking, terwijl andere een reeks versterkingswaarden ondersteunen, waardoor de versterker verschillende toepassingen en functies kan gebruiken. Naast gain wordt een versterker ook gekenmerkt door het bereik van ondersteunde optische input- en outputvermogens. Een belangrijke specificatie van de versterker is met name het maximale uitgangsvermogen dat kan worden ondersteund, ook wel verzadigd uitgangsvermogen genoemd. Deze parameter is vaak kritisch bij het bepalen van de kosten van de versterkers.
In grote lijnen kunnen optische versterkers worden geclassificeerd als eenkanaals of meerkanaals (WDM). Zoals hun naam impliceert, zijn versterkers met één kanaal ontworpen om slechts een enkel optisch kanaal te versterken, dat zich overal binnen een gespecificeerde band kan bevinden, zoals de C-band (1528 tot 1564 nm). Eenkanaalsversterkers, bijv. De C-band EDFA (Erbium-gedoteerde vezelversterker), kunnen meestal werken met een breed scala aan operationele versterkingen en vereisen een relatief laag uitgangsvermogen.
De WDM-versterker is daarentegen ontworpen om te werken wanneer een willekeurig aantal kanalen (binnen een opgegeven band) worden ingevoerd in de versterker. Een belangrijke eigenschap van WDM-versterkers is de versterkingsvlakheid, wat de variatie is van de versterking voor verschillende kanalen. Als de versterking niet vlak is, hebben verschillende WDM-kanalen een andere versterking, die zich kan ophopen langs een keten van versterkers, wat leidt tot een grote mismatch tussen kanalen aan het einde van de link.
Om een vlakke versterking te behouden, ondersteunen de meeste low-end WDM-versterkers slechts een enkele versterking of een relatief smal versterkingsbereik. WDM-versterkers die zowel vlakke versterking als een groot bereik bieden, vereisen een complexer ontwerp. Naast het verkrijgen van vlakheid, zijn WDM-versterkers vereist om een groot dynamisch ingangsvermogenbereik te bieden, ter ondersteuning van verschillende ingangsomstandigheden waarbij een willekeurig aantal kanalen van 1 tot 80 aanwezig kan zijn. Om de maximale hoeveelheid kanalen te ondersteunen, hebben WDM-versterkers bovendien een relatief hoog verzadigd uitgangsvermogen nodig, meestal in het bereik van 17 tot 23 dBm.
2. Geluid
Alle versterkers, inclusief optische versterkers, introduceren ruis tijdens het versterkingsproces, zodat het uitgangssignaal altijd luidruchtiger is dan het ingangssignaal. De ruisprestaties van een optische versterker worden gekenmerkt door zijn ruisgetal (NF), dat wordt gedefinieerd als de verhouding van de signaal-ruisverhouding (SNR) bij de versterkeruitgang tot een ideale SNR bij de ingang. Omdat er een een-op-een relatie is tussen de NF van een versterker en de prestaties van een optische link, is het essentieel dat de NF zo laag mogelijk wordt gehouden. De NF is afhankelijk van de technologie die wordt gebruikt voor de versterker, evenals de versterking, waarbij een versterker met hogere versterking meestal een lagere NF heeft.
3. Dynamische eigenschappen
Een andere belangrijke eigenschap van optische versterkers is hun reactie op dynamische veranderingen in ingangsvermogen. In het ideale geval zou de versterking van een versterker helemaal niet moeten veranderen wanneer het ingangsvermogen verandert, dit is echter niet mogelijk wanneer de versterker op of nabij het maximale uitgangsvermogen werkt. In dit geval is het essentieel dat de versterker langzaam genoeg reageert, zodat de versterking ervan alleen wordt bepaald door het gemiddelde ingangsvermogen en niet wordt beïnvloed door snelle veranderingen (bijvoorbeeld vanwege datamodulatie).
Versterkers die te snel reageren, kunnen luidruchtig zijn en kunnen niet goed omgaan met meerdere kanalen. Dit komt omdat wanneer er meerdere kanalen zijn, de versterking van één kanaal kan veranderen afhankelijk van of de andere kanalen een 0 of 1 hebben, een effect dat bekend staat als cross-gain modulation. Zelfs als er een enkel hoogvermogenskanaal in de buurt van verzadiging is, kan vervorming optreden omdat de nullen een andere versterking ervaren dan de nullen.
Aan de andere kant, zelfs als de versterker een trage reactie heeft, moet deze ook in staat zijn plotselinge langetermijnveranderingen in het gemiddelde ingangsvermogen aan te kunnen. Dergelijke plotselinge veranderingen kunnen bijvoorbeeld optreden als gevolg van het toevoegen / neerzetten van kanalen (vooral in dynamisch herconfigureerbare netwerken) of het schakelen tussen bescherming en herstel. In dergelijke gevallen kan de versterker grote tijdelijke versterkingsvariaties (bekend als "transiënten") ervaren die zoveel mogelijk moeten worden onderdrukt door het regelmechanisme van de versterker. Bij afwezigheid van geschikte transiënte onderdrukking, zouden de versterkingsovergangen zich kunnen ophopen over een keten van versterkers, wat leidt tot grote stroom- en / of SNR-spanningen op de ontvanger.
Samenvattend moet de ideale optische versterker multikanaals werking ondersteunen over een zo breed mogelijke golflengteband, platte versterking bieden over een groot dynamisch versterkingsbereik, een hoog verzadigd uitgangsvermogen, weinig ruis en effectieve tijdelijke onderdrukking. Deze eigenschappen moeten worden bereikt met behoud van een laag stroomverbruik, kleine afmetingen en lage kosten. Gelukkig is de EDFA-technologie zover dat veel van deze functies tegelijkertijd kunnen worden geleverd. Nu weet je, de ideale optische versterker is de EDFA-versterker.
