Nghiên cứu đặc tính và các yếu tố ảnh hưởng lên hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại quang

- TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT KHUẾCH ĐẠI QUANG.
- 61.2 Bộ lặp và bộ khuếch đại quang.
- 71.3 Nguyên lý khuếch đại quang.
- 81.4 Bộ khuếch đại quang bán dẫn và bộ khuếch đại quang sợi.
- 91.5 Các loại khuếch đại quang khác.
- 101.6 Phân loại các bộ khuếch đại quang theo chức năng.
- 111.7 Các thông số đánh giá các bộ khuếch đại quang.
- 151.8 Xu hướng sử dụng bộ khuếch đại quang trong hệ thống thông tin quang.
- CÁC BỘ KHUẾCH ĐẠI QUANG.
- 172.1 Bộ khuếch đại quang bán dẫn.
- 172.1.1 Nguyên tắc hoạt động của các bộ khuếch đại quang bán dẫn.
- 182.1.2.1 Độ lợi của bộ khuếch đại Febry - Perot.
- 182.1.2.2 Độ lợi của bộ khuếch đại sóng chạy.
- 202.1.2.3 So sánh độ lợi của bộ khuếch đại Febry – Perot và độ lợi của bộ khuếch đại sóng chạy.
- 222.1.3 Băng thông của bộ khuếch đại quang bán dẫn.
- 242.1.3.1 Băng thông của bộ khuếch đại Febry - Perot.
- 242.1.3.2 Băng thông của bộ khuếch đại sóng chạy.
- 242.1.3.3 So sánh băng thông của bộ khuếch đại Febry - Perot và băng thông của bộ khuếch đại sóng chạy.
- 302.1.6.1 Phát xạ tự phát được khuếch đại (ASE.
- 332.1.7 Ưu điểm và hạn chế của bộ khuếch đại quang bán dẫn.
- 342.1.8 Ứng dụng của bộ khuếch đại quang bán dẫn.
- 342.2 Bộ khuếch đại sợi pha tạp erbium.
- 352.2.1 Nguyên tắc hoạt động của các bộ khuếch đại quang sợi pha tạp erbium.
- 37 Nghiên cứu đặc tính và các yếu tố ảnh hưởng lên hệ số khuếch đại của các Bộ khuếch đại quang Học viên: Trần Hoài Nam – Lớp Điện tử 2 – CH09 2 2.2.3 Bơm.
- 452.2.7 Độ lợi và tạp âm trong sợi pha tạp erbium là hàm của các tham số bộ khuếch đại sợi pha tạp erbium.
- 472.2.8 Các thành phần của module bộ khuếch đại sợi pha tạp erbium.
- 522.2.8.3 Những thành phần khác của bộ khuếch đại sợi pha tạp erbium.
- 522.2.9 Các loại khuếch đại quang sợi khác.
- 532.2.10 Ưu điểm và hạn chế của bộ khuếch đại sợi pha tạp erbium.
- 542.2.11 Ứng dụng của bộ khuếch đại sợi pha tạp erbium.
- 552.3 Bộ khuếch đại Raman.
- 552.3.2 Nguyên lý và đặc điểm của khuếch đại Raman.
- 562.3.3 So sánh đặc điểm của bộ khuếch đại sợi pha tạp erbium và bộ khuếch đại kích thích Raman.
- 592.3.4 Khuếch đại Raman trong truyền dẫn WDM băng rộng.
- 622.3.5 Khuếch đại Raman trong các hệ thống WDM hai chiều.
- MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC BỘ KHUẾCH ĐẠI QUANG BẰNG PHẦN MỀM OPTISYSTEM.
- 683.2 Bộ khuếch đại quang bán dẫn.
- 693.2.1 Độ lợi của bộ khuếch đại sóng chạy.
- 703.2.3 Hiệu ứng trộn bốn bước sóng khi dùng bộ khuếch đại quang bán dẫn.
- 723.3 Bộ khuếch đại quang sợi pha tạp erbium.
- 753.3.1 Độ lợi bộ khuếch đại sợi pha tạp erbium không bằng phẳng.
- 753.3.2 Làm phẳng độ lợi trong hệ thống sử dụng bộ khuếch đại sợi pha tạp erbium.
- 823.3.5 Bộ khuếch đại sợi pha tạp erbium dùng làm booster.
- 833.3.6 Bộ khuếch đại sợi pha tạp erbium dùng làm bộ khuếch đại in-line.
- 863.3.7 Bộ khuếch đại sợi pha tạp erbium dùng làm bộ tiền khuếch đại.
- 893.3.8 Tối ưu độ lợi của bộ tiền khuếch đại nhờ mật độ pha tạp ion erbium.
- Có hai cách để khuếch đại tín hiệu: bộ lặp và khuếch đại quang.
- Do đó, sự chuyển đổi từ các liên kết TDM sang các liên kết WDM và từ các liên kết thành các mạng quang không thể thực hiện mà không có các bộ khuếch đại quang.
- Trong nhiều năm gần đây các bộ khuếch đại quang đã được phát triển.
- Có hai loại khuếch đại quang chính là khuếch đại quang bán dẫn và khuếch đại quang sợi.
- Loại được ưa chuộng nhất là khuếch đại quang sợi pha tạp erbium EDFA.
- Bộ khuếch đại này đã mở cánh cửa cho sự triển khai các hệ thống thông tin quang WDM.
- Bên cạnh đó các bộ khuếch đại quang bán dẫn và những loại khác cũng được dùng và nhiều loại còn đang trong giai đoạn nghiên cứu.
- Khả năng của một bộ khuếch đại phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố kết hợp.
- Ngoài các thành phần chủ yếu này, tuyến thông tin quang còn có các bộ nối quang (connector), các mối hàn, bộ chia quang các trạm lặp và bộ khuếch đại quang.
- Nghiên cứu đặc tính và các yếu tố ảnh hưởng lên hệ số khuếch đại của các Bộ khuếch đại quang Học viên: Trần Hoài Nam – Lớp Điện tử 2 – CH09 7 Cấu trúc của thiết bị trạm lặp quang gồm có thiết bị phát và thiết bị thu ghép quay phần điện vào nhau.
- Những năm gần đây, các bộ khuếch đại quang đã được sử dụng để thay thế một phần các thiết bị trạm lặp quang.
- Nhu cầu thực tế này khiến rất nhiều nghiên cứu đã và đang được thực hiện nhằm tạo ra các bộ khuếch đại với những đặc điểm ngày càng tốt hơn.
- 1.2 Bộ lặp và bộ khuếch đại quang Các bộ lặp (repeater) đã được sử dụng phổ biến trong các hệ thống truyền dẫn quang một bước sóng.
- Như vậy, quá trình khuếch đại tín hiệu được thực hiện trên miền điện.
- Một giải pháp cho vấn đề này là sử dụng bộ khuếch đại quang.
- Nghiên cứu đặc tính và các yếu tố ảnh hưởng lên hệ số khuếch đại của các Bộ khuếch đại quang Học viên: Trần Hoài Nam – Lớp Điện tử 2 – CH09 8 E2 E2E2hf12 hf12 hf12E1 hf12 (cùng pha)E1E1a.
- Phát xạ kích thích (Stimulated emission) 1.3 Nguyên lý khuếch đại quang Ta biết rằng có 3 hiện tượng quang điện đó là:hấp thụ (Absorption), phát xạ tự phát (Spontaneous emission) và Phát xạ kích thích (Stimulated emission).
- Hay nói cách khác, quá trình khuếch đại ánh sáng được thực hiện.
- Hiện tượng này được ứng dụng trong các bộ khuếch đại quang bán dẫn (SOA) và khuếch đại quang sợi (FOA).
- Tuy nhiên, điểm khác biệt chính giữa laser và các bộ khuếch đại quang là trong các bộ khuếch đại quang không xảy hiện tượng hồi tiếp và cộng hưởng.
- Do vậy, khuếch đại quang có thể làm tăng công suất tín hiệu ánh sáng được đưa vào ngõ vào bộ khuếch đại nhưng không tạo ra tín hiệu quang kết hợp của riêng nó ở ngõ ra.
- Cho dù hiện tượng phát xạ tự phát tạo ra photon ánh sáng nhưng nó không tạo ra độ lợi khuếch đại.
- Do vậy, phát xạ tự phát được xem là nguyên nhân chính gây nhiễu trong các bộ khuếch đại quang.
- 1.4 Bộ khuếch đại quang bán dẫn và bộ khuếch đại quang sợi Hai loại bộ khuếch đại quang chính được dùng ngày nay là bộ khuếch đại quang bán dẫn (SOA) và bộ khuếch đại quang sợi (FOA).
- Thực chất bộ khuếch đại quang bán dẫn là một môi trường tích cực của laser bán dẫn.
- Nói cách khác, một bộ Nghiên cứu đặc tính và các yếu tố ảnh hưởng lên hệ số khuếch đại của các Bộ khuếch đại quang Học viên: Trần Hoài Nam – Lớp Điện tử 2 – CH09 10 khuếch đại quang bán dẫn là một diode laser mà không có hoặc rất thấp phản hồi quang.
- Bộ khuếch đại quang sợi thực sự khác với bộ khuếch đại quang bán dẫn.
- Giống như bộ khuếch đại quang bán dẫn, bộ khuếch đại quang sợi làm việc theo nguyên lý của phát xạ kích thích.
- Các bộ khuếch đại quang, đặc biệt là các bộ khuếch đại sợi pha tạp erbium EDFA được dùng chủ yếu trong các mạng WDM ngày nay.
- Các bộ khuếch đại quang sợi pha tạp erbium chỉ hoạt động trong cửa sổ 1550nm, trong khi các bộ khuếch đại quang bán dẫn hoạt động trong cả cửa sổ 1300nm và 1550nm.
- 1.5 Các loại khuếch đại quang khác Ngoài bộ khuếch đại quang bán dẫn và bộ khuếch đại quang sợi còn có các loại khuếch đại quang khác.
- Những loại này sử dụng các hiệu ứng phi tuyến để khuếch đại chứ không phải là phát xạ kích thích.
- Hai loại khuếch đại quang sợi có khả năng triển khai thực tế sử dụng các hiệu ứng Raman và Brillouin.
- Những thiết bị này hứa hẹn mở ra triển vọng mới trong khuếch đại quang.
- Bộ khuếch đại Raman gần đây đã xuất hiện trên thị trường ở cả dạng phân tán và dạng rời rạc.
- Ứng ứng dụng quan trọng khác của bộ khuếch đại Raman phân tán là chống lại hiệu ứng có hại gây ra bởi độ lợi lớn của bộ khuếch đại EDFA.
- Độ lợi cao của EDFA nhằm để tăng khoảng cách giữa 2 bộ khuếch đại kề nhau, nhưng kết quả là Nghiên cứu đặc tính và các yếu tố ảnh hưởng lên hệ số khuếch đại của các Bộ khuếch đại quang Học viên: Trần Hoài Nam – Lớp Điện tử 2 – CH09 11 đưa ánh sáng công suất cao vào sợi quang ngay lập tức sau bộ khuếch đại.
- 1.6 Phân loại các bộ khuếch đại quang theo chức năng Các bộ khuếch đại quang được phân loại theo chức năng mà chúng thực hiện.
- Có ba loại cơ bản là bộ khuếch đại công suất (power amplifier – booster), bộ khuếch đại in-line, và bộ tiền khuếch đại như trên hình vẽ.
- Một lợi Nghiên cứu đặc tính và các yếu tố ảnh hưởng lên hệ số khuếch đại của các Bộ khuếch đại quang Học viên: Trần Hoài Nam – Lớp Điện tử 2 – CH09 12 ích nữa của việc dùng booster là nó làm giảm bớt yêu cầu đối với bộ phát phải sinh ra công suất quang lớn nhất.
- Bộ khuếch đại in-line hoạt động với tín hiệu đầu vào là ở giữa của liên kết sợi quang.
- Giữ nhiễu ở mức tối thiểu và thực hiện các tương tác quang tốt với sợi truyền dẫn là những yêu cầu khác của loại bộ khuếch đại quang này.
- Bộ tiền khuếch đại khuếch đại tín hiệu ngay trước khi nó tới với bộ thu.
- Loại bộ khuếch đại này hoạt động với tín hiệu vào yếu.
- Nhưng số bộ khuếch đại in-line cần tới phụ thuộc vào cả độ dài của liên kết sợi quang và cấu hình của mạng.
- Những bộ khuếch đại này bù suy hao gây ra bởi suy hao sợi và các chỗ ghép nối.
- Trong đó: G: Độ lợi tín hiệu của bộ khuếch đại quang Pin, Pout: công suất tín hiệu ánh sáng ở ngõ vào và ngõ ra của bộ khuếch đại quang (mW).
- Độ lợi đặc trưng cho khả năng khuếch đại công suất ánh sáng của bộ khuếch đại.Độ bị giới hạn bởi các cơ chế bão hòa độ lợi.
- Điều này làm giới hạn công suất quang ra cực đại của bộ khuếch đại.
- Băng thông của độ lợi được xác định bởi Nghiên cứu đặc tính và các yếu tố ảnh hưởng lên hệ số khuếch đại của các Bộ khuếch đại quang Học viên: Trần Hoài Nam – Lớp Điện tử 2 – CH09 14 Pout GĐộ lợi tín hiệuPout, sat 3dBPinPoutPin,sat Pout,sat b) a) điểm giảm 3dB so với độ lợi đỉnh.
- Băng thông độ lợi xác định băng thông của tín hiệu có thể được truyền bởi một bộ khuếch đại.
- Hình 1.7.3 ( a) Công suất ngõ ra theo công suất ngõ vào ( b) Độ lợi khuếch đại theo công suất quang ngõ ra 1.7.4 Hệ số tạp âm Các bộ khuếch đại quang đều tạo ra tạp âm.
- Nguồn tạp âm trong các bộ khuếch đại quang là do phát xạ tự phát.
- Năng lượng do phát xạ tự phát tạo ra cũng sẽ được khuếch đại khi chúng truyền qua bộ khuếch

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt