Vyberte ideální optické zesilovače podle vlastností
Co bychom měli při nákupu optického zesilovače zvážit kromě ceny? Samozřejmě je to kvalita. Jak ale můžeme určit kvalitu, nebo ne? Pak přijde na vlastnosti. Podle vlastností optických zesilovačů je třeba zvážit především tři aspekty.
1. Zisk, vstupní výkon a výstupní výkon
Nejzákladnější vlastností optického zesilovače je jeho provozní zisk, což je množství, o které je vstupní optický signál zesílen. Zisk se obvykle měří v dB a je v rozmezí 10 až 30 dB. Zisk 10 dB znamená, že vstupní optický signál je zesílen faktorem 10, zatímco zisk 30 dB znamená, že vstupní optický signál je zesílen faktorem 1000.
Některé zesilovače jsou navrženy tak, aby pracovaly s jedním předem nastaveným ziskem, zatímco jiné mohou podporovat řadu hodnot provozního zisku, což umožňuje zesilovači řešit různé aplikace a funkce. Kromě zisku je zesilovač také charakterizován rozsahem podporovaných vstupních a výstupních optických výkonů. Klíčovou specifikací zesilovače je zejména maximální výstupní výkon, který může být podporován, také označovaný jako nasycený výstupní výkon. Tento parametr je často kritický při určování nákladů zesilovačů.
Obecně lze říci, že optické zesilovače lze klasifikovat jako jeden nebo vícekanálový (WDM). Jak již název napovídá, jednokanálové zesilovače jsou navrženy tak, aby zesilovaly pouze jeden optický kanál, který může být umístěn kdekoli v rámci specifikovaného pásma, jako je pásmo C (1528 až 1564 nm). Jednokanálové zesilovače, např. C-pásmo EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier), mohou obvykle pracovat v širokém rozsahu provozních zisků a vyžadují relativně nízké úrovně výstupního výkonu.
Naproti tomu WDM zesilovač je navržen tak, aby pracoval, když je do zesilovače vstupován libovolný počet kanálů (v rámci specifikovaného pásma). Důležitou vlastností zesilovačů WDM je rovinnost zisku, což je změna zisku pro různé kanály. Pokud není zisk plochý, různé WDM kanály budou mít různý zisk, který se může akumulovat podél řetězce zesilovačů, což vede k velkému nesouladu mezi kanály na konci propojení.
Aby se udržel plochý zisk, většina zesilovačů WDM s nízkým koncem podporuje pouze jediný provozní zisk nebo relativně úzký rozsah zisku. Zesilovače WDM, které poskytují plochý zisk i velký rozsah provozního zisku, vyžadují složitější konstrukci. Kromě zisku rovinnosti jsou požadovány zesilovače WDM, aby poskytovaly velký rozsah dynamického vstupního výkonu, pro podporu různých vstupních podmínek, kde může být přítomen libovolný počet kanálů od 1 do 80. Navíc, aby se podpořilo maximální množství kanálů, WDM zesilovače vyžadují relativně vysoký nasycený výstupní výkon, obvykle v rozmezí 17 až 23 dBm.
2. Hluk
Všechny zesilovače, včetně optických zesilovačů, zavádějí šum během procesu zesílení, takže výstupní signál je vždy hlučnější než vstupní signál. Šumový výkon optického zesilovače je charakterizován jeho obrazem šumu (NF), který je definován jako poměr poměru signálu k šumu (SNR) na výstupu zesilovače k ideálnímu SNR na vstupu. Protože existuje vzájemný vztah mezi NF zesilovače a výkonem optického spoje, je nezbytné, aby NF zůstal co nejnižší. NF závisí na technologii používané pro zesilovač, jakož i na zisku, přičemž zesilovač s vyšším ziskem má obvykle nižší NF.
3. Dynamické vlastnosti
Další důležitou vlastností optických zesilovačů je jejich reakce na dynamické změny vstupního výkonu. V ideálním případě by se zisk zesilovače neměl měnit vůbec při změně vstupního výkonu, není to však možné, když zesilovač pracuje při maximálním výstupním výkonu nebo blízko něj. V tomto případě je nezbytné, aby zesilovač reagoval dostatečně pomalu, takže jeho zisk je určen pouze průměrným vstupním výkonem a nebyl ovlivněn rychlými změnami (například kvůli modulaci dat).
Zesilovače, které reagují příliš rychle, mohou být hlučné a nezacházejí s více kanály dobře. Je tomu tak proto, že když existuje více kanálů, zisk jednoho kanálu se může změnit podle toho, zda ostatní kanály mají 0 nebo 1, což je efekt známý jako modulace křížového zisku. I když existuje jediný kanál s vysokým výkonem téměř nasycený, může dojít ke zkreslení, protože 0 bude mít jiný zisk než 1.
Na druhou stranu, i když zesilovač má pomalou odezvu, měl by být také schopen zvládnout náhlé dlouhodobé změny průměrného vstupního výkonu. K takovým náhlým změnám může dojít například v důsledku přidání / poklesu kanálu (zejména v dynamicky rekonfigurovatelných sítích) nebo přepnutí ochrany a obnovy. V takových případech může zesilovač zaznamenat velké dočasné variace zisku (známé jako „přechodné“), které musí být potlačeny v co největší míře regulačním mechanismem zesilovače. Při nepřítomnosti vhodného přechodného potlačení se mohou přechodné zesílení akumulovat v řetězci zesilovače, což vede k velkým výbojům a / nebo SNR nárůstu v přijímači.
Abychom to shrnuli, ideální optický zesilovač by měl podporovat vícekanálový provoz v co nejširším pásmu vlnových délek, poskytovat plochý zisk ve velkém rozsahu dynamického zesílení, mít vysoký nasycený výstupní výkon, nízký šum a účinné přechodné potlačení. Těchto vlastností by mělo být dosaženo při zachování nízké spotřeby energie, malých rozměrů a nízkých nákladů. Technologie EDFA naštěstí pokročila do bodu, kdy lze mnoho z těchto funkcí poskytnout současně. Nyní víte, ideálním optickým zesilovačem je EDFA zesilovač.
