Специални инструкции за усилвател с оптични влакна, легирани с ербий (EDFA оптичен усилвател)

Специални инструкции за усилвател с оптични влакна, легиран с ербий (EDFA оптичен усилвател)
Вие сте закупилиусилвател с влакна, легиран с ербий(EDFA оптичен усилвател) със спецификация на усилване 30dB и изходна мощност на насищане от +20dBm.
Свържете входна светлина с 0dBm и отчетете изход от +27dBm. Можете да изчислите, че 30-3=27 и усилването не е проблем.
Но какво ще стане, ако въведете -20dBm? Номиналното усилване от 30dB означава, че изходът трябва да бъде +10dBm, но действителното измерване е само +7dBm – цели 3dB по-малко. Това не е проблем с качеството. 30dB е малкото усилване на сигнала, докато шумът от ASE и шумовата цифра консумират вашето усилване. Всъщност измереното усилване често пада под номиналното усилване, което пояснява, че това явление не е проблем с качеството на оборудването, а по-скоро се определя от работния механизъм на усилвателя.

Малко усилване на сигнала ≠ действително усилване:

1. Основно противоречие: Посоченото в спецификацията усилване (напр. 30dB) е малко усилване на сигнала, което е идеалната стойност на измерване, когато мощността на входния сигнал е много ниска (напр. -20~-30dBm) и при номиналната мощност на помпата. В практическите приложения това не е равно на действителното усилване, когато мощността на входния сигнал е висока.
2. Основната причина за намаляването на печалбата:
2.1 Насищане на усилването: С увеличаване на мощността на входния сигнал, EDFAОптичен усилвателнавлиза в областта на насищане, което води до намаляване на усилването от максималната му стойност.
2.2 Отклоняване на ASE шума: Усиленият шум от спонтанна емисия (ASE) се конкурира със сигналната светлина и консумира ограничена мощност на помпата. Колкото по-силен е ASE шумът, толкова по-ниско е ефективното усилване, използвано за усилване на сигналната светлина. Това е една от основните причини, поради които измереното усилване е по-ниско от номиналната стойност.
2.3 Количествена връзка: Колкото по-висока е мощността на входния сигнал, толкова по-голяма е компресията на действителното усилване (G_actual) в сравнение с усилването на малкия сигнал (G_small). Степента на компресия идва главно от компресията на насищане (Δ G_sat) и усилването от консумацията на шум от ASE (Δ G_ASE). Например, когато входната мощност е 0dBm, е обичайно измереното усилване да е с повече от 3dB по-ниско от номиналната стойност.
3. Предложения за инженерна практика:
3.1 Бюджет на връзката: Малкото усилване на сигнала не трябва да се използва директно за изчисление, а трябва да се приеме по-реалистична формула за бюджет на връзката:
P_out ≈ P_in+G_small-NF-3dB (граница на безопасност)
Сред тях, NF е коефициентът на шум (типична стойност 4-6dB).
3.2 Обратно калибриране: Ако измерената изходна мощност не съответства на формулния бюджет, формулата може да се използва за изчисляване на действителния коефициент на шум на системата (NF) в обратен ред, като по този начин се осигурява по-точно проектиране и калибриране на връзката.

Заключение: При оценяване и използванеЕДФАПри проектиране на оптичен усилвател, инженерите трябва да обърнат внимание на входната мощност на сигнала и да разберат характеристиките на компресията на усилването при условия на висок сигнал. При проектирането на връзката, бюджетът трябва да се основава на действителната входна мощност и инженерни формули, които включват коефициент на шум и граница на безопасност, вместо просто да се разчита на номиналната стойност на усилването на сигнала за малко от спецификацията. След като получите оптичния усилвател EDFA, първо попитайте каква е входната мощност и след това използвайте формулата за бюджет на връзката, за да изчислите очаквания изход. Не използвайте усилване на сигнала за малко за планиране на пълната мощност.