Distributie laserversterker

Definitie: Vezelversterker in een glasvezeldatalink, het versterkingsproces dat plaatsvindt over een zeer lange transmissievezel.

Voor lange glasvezelverbindingen die worden gebruikt bij datatransmissie over lange afstanden zijn een of meer glasvezelversterkers nodig om voldoende signaalvermogen bij de ontvanger te garanderen en om een ​​voldoende signaal-ruisverhouding te behouden en tegelijkertijd een bitfoutpercentage te garanderen. In veel gevallen zijn deze versterkers discreet, geïmplementeerd met een paar meter met zeldzame aarde gedoteerde vezels, gepompt door een vezelgekoppelde diodelaser, soms als onderdeel van de zender of vlak voor de ontvanger, of in het midden van de transmissie. vezel die ergens wordt gebruikt. Er kan ook een gedistribueerde versterker in de transmissievezel zelf worden gebruikt. Het pomplicht wordt meestal geïnjecteerd bij de ontvanger- of zenderpoort, of beide poorten worden tegelijkertijd geïnjecteerd. Deze gedistribueerde versterker kan een vergelijkbare algehele versterking bereiken, maar de versterking per lengte-eenheid is veel lager. Dit betekent dat dit een redelijk signaalvermogensniveau kan handhaven in de aanwezigheid van transmissieverliezen, in plaats van het vermogen met een paar decibel te verhogen.

Voors en tegens:

Een voordeel van het gebruik van gedistribueerde versterkers is de lagere opbouw van versterkerruis op de verbinding. Dit komt voornamelijk doordat het signaalvermogen de hele tijd behouden blijft en niet in zeer lage mate, zoals het geval is bij discrete versterkers. Het pieksignaalvermogen kan vervolgens worden verminderd zonder toevoeging van versterkerruis. Dit vermindert feitelijk de potentieel schadelijke niet-lineaire effecten van vezels.

Een zeer groot nadeel van gedistribueerde versterkers is de behoefte aan een hoger pompvermogen. Dit geldt voor Raman-versterkers en met zeldzame aarde gedoteerde versterkers, die hieronder worden besproken.

De voordelen van verschillende soorten versterkers zijn afhankelijk van het transmissiesysteem en de kenmerken ervan. Voor systemen die uitsluitend op solitonen zijn gebaseerd, zijn bijvoorbeeld het golflengtebereik en de signaalbandbreedte belangrijke factoren waarmee rekening moet worden gehouden.

Gedistribueerde laserversterker

Distributieversterkers kunnen in twee verschillende vormen worden geïmplementeerd. De eerste methode is het gebruik van een transmissievezel die enkele met zeldzame aardmetalen gedoteerde ionen bevat, zoals erbiumionen, maar de doteringsconcentratie moet veel lager zijn dan die van gewone versterkervezels. Hoewel silicavezel vaak wordt gebruikt voor communicatie, is de oplosbaarheid ervan in zeldzame aardionen zeer laag, en een lage dotering kan uitdovingseffecten voorkomen. Omdat optische transmissievezels echter ook enkele andere beperkingen hebben, is het moeilijk om de optische vezel te optimaliseren om een ​​grote versterkingsbandbreedte te hebben. In het bijzonder zal elke dotering de transmissieverliezen vergroten, wat geen ernstig probleem is bij korte discrete versterkers.

Omdat het pomplicht van de gedistribueerde versterker ook over een lange afstand moet worden verzonden, zal dit transmissieverlies ondervinden. Als de pompgolflengte veel kleiner is dan de signaalgolflengte, is het verlies zelfs groter dan het signaallicht. Daarom moeten erbium-gedoteerde versterkers met lange distributie pomplicht van 1,45 micron gebruiken in plaats van het algemeen gebruikte 980 nm-licht. Dit zal op zijn beurt meer beperkingen opleggen aan de spectrale vorm van de versterkerversterking. Zelfs bij lange pompgolflengten is het vereiste pompvermogen hoger als gevolg van pompverliezen in vergelijking met discrete vezelversterkers.

Gedistribueerde Raman-versterker

Een ander type gedistribueerde versterker is de Raman-versterker, waarvoor geen doping met zeldzame aardmetalen nodig is. In plaats daarvan wordt gebruik gemaakt van gestimuleerde Raman-verstrooiing om het amplificatieproces te bewerkstelligen. Op dezelfde manier zijn transmissievezels moeilijk te optimaliseren voor Raman-versterkingsprocessen, omdat transmissieverliezen laag moeten zijn en het pomplicht ook transmissieverliezen ervaart. Daarom is een zeer hoog pompvermogen vereist.

Het versterkingsspectrum van een pompbron hangt af van de chemische samenstelling van de vezelkern. Een afgestemd breder versterkingsspectrum kan worden bereikt door verschillende pompgolflengten te combineren.