Specjalne instrukcje dla wzmacniacza światłowodowego domieszkowanego erbem (wzmacniacz optyczny EDFA)

Specjalne instrukcje dla wzmacniacza światłowodowego domieszkowanego erbemWzmacniacz optyczny EDFA)
Kupiłeśwzmacniacz światłowodowy domieszkowany erbem(wzmacniacz optyczny EDFA) o wzmocnieniu 30 dB i mocy wyjściowej nasycenia +20 dBm.
Podłącz lampkę wejściową 0 dBm i odczytaj wyjście +27 dBm. Możesz obliczyć, że 30-3=27, a wzmocnienie nie będzie problemem.
A co, jeśli wprowadzisz -20 dBm? Nominalne wzmocnienie 30 dB oznacza, że ​​wyjście powinno wynosić +10 dBm, ale rzeczywisty pomiar to tylko +7 dBm – o całe 3 dB mniej. Nie jest to problem z jakością. 30 dB to niewielkie wzmocnienie sygnału, podczas gdy szum ASE i współczynnik szumów pochłaniają wzmocnienie. W rzeczywistości zmierzone wzmocnienie często spada poniżej wzmocnienia nominalnego, co dowodzi, że zjawisko to nie jest problemem jakościowym sprzętu, a raczej jest uwarunkowane mechanizmem działania wzmacniacza.

Mały zysk sygnału ≠ rzeczywisty zysk:

1. Istotna sprzeczność: wzmocnienie podane w specyfikacji (np. 30 dB) to niewielkie wzmocnienie sygnału, co stanowi idealną wartość pomiarową przy bardzo niskiej mocy sygnału wejściowego (np. -20 ~ -30 dBm) i znamionowej mocy pompy. Nie jest to jednak rzeczywiste wzmocnienie przy wysokiej mocy sygnału wejściowego w praktycznych zastosowaniach.
2. Główna przyczyna spadku zysku:
2.1 Nasycenie wzmocnienia: Wraz ze wzrostem mocy sygnału wejściowego, EDFAWzmacniacz optycznywchodzi w obszar nasycenia, powodując zmniejszenie wzmocnienia od wartości maksymalnej.
2.2 Odprowadzanie szumu ASE: Wzmocniony szum emisji spontanicznej (ASE) konkuruje z sygnalizacją świetlną i zużywa ograniczoną moc pompy. Im silniejszy szum ASE, tym niższe efektywne wzmocnienie użyte do wzmocnienia sygnalizacji świetlnej. Jest to jeden z podstawowych powodów, dla których zmierzone wzmocnienie jest niższe od wartości nominalnej.
2.3 Zależność ilościowa: Im wyższa moc sygnału wejściowego, tym większa kompresja rzeczywistego wzmocnienia (G_actual) w porównaniu ze wzmocnieniem sygnału o małym natężeniu (G_small). Stopień kompresji wynika głównie z kompresji nasycenia (Δ G_sat) oraz wzmocnienia wynikającego z poboru szumu ASE (Δ G_ASE). Na przykład, gdy moc wejściowa wynosi 0 dBm, zmierzone wzmocnienie często jest niższe o ponad 3 dB od wartości nominalnej.
3. Sugestie dotyczące praktyk inżynierskich:
3.1 Budżet łącza: Małego wzmocnienia sygnału nie należy bezpośrednio używać do obliczeń, lecz przyjąć bardziej realistyczny wzór budżetu łącza:
P_out ≈ P_in+G_small-NF-3dB (margines bezpieczeństwa)
NF to między innymi współczynnik szumów (typowa wartość 4-6 dB).
3.2 Kalibracja odwrotna: Jeśli zmierzona moc wyjściowa nie zgadza się z budżetem wzoru, można go użyć do obliczenia odwrotnego współczynnika szumów systemu (NF), co umożliwia dokładniejsze zaprojektowanie łącza i kalibrację.

Wnioski: Podczas oceny i stosowaniaEDFAW przypadku wzmacniaczy optycznych inżynierowie muszą zwracać uwagę na moc sygnału wejściowego i rozumieć charakterystykę kompresji wzmocnienia w warunkach wysokiego sygnału. Projektując łącze, budżet powinien opierać się na rzeczywistej mocy wejściowej i wzorach inżynierskich uwzględniających współczynnik szumu i margines bezpieczeństwa, a nie wyłącznie na nominalnej wartości wzmocnienia małego sygnału podanej w specyfikacji. Po otrzymaniu wzmacniacza optycznego EDFA, należy najpierw zapytać o moc wejściową, a następnie użyć wzoru na budżet łącza, aby obliczyć oczekiwaną moc wyjściową. Nie należy używać małego wzmocnienia sygnału do pełnego budżetu mocy.