Vælg ideelle, optiske forstærkere efter egenskaberne
Hvad skal vi overveje foruden prisen, når vi køber en optisk forstærker? Selvfølgelig er det kvaliteten. Men hvordan kan vi bestemme kvaliteten eller ej? Så kommer det til egenskaberne. Der er hovedsageligt tre aspekter at overveje i henhold til egenskaberne ved optiske forstærkere.
1. Gain, input power og output power
Den mest basale egenskab ved en optisk forstærker er dens driftsforstærkning, som er den mængde, hvormed det optiske indgangssignal forstærkes. Forstærkningen måles typisk i dB og ligger i området fra 10 til 30 dB. En forstærkning på 10 dB betyder, at det optiske indgangssignal forstærkes med en faktor på 10, mens en forstærkning på 30 dB betyder, at det optiske indgangssignal forstærkes med en faktor 1000.
Nogle forstærkere er designet til at fungere med en enkelt forudindstillet forstærkning, mens andre kan understøtte en række driftsforstærkningsværdier, som gør det muligt for forstærkeren at adressere forskellige applikationer og funktioner. Udover forstærkning er en forstærker også kendetegnet ved række af understøttede input- og output-optiske kræfter. Især en nøglespecifikation for forstærkeren er den maksimale udgangseffekt, der kan understøttes, også benævnt mættet udgangseffekt. Denne parameter er ofte kritisk til bestemmelse af forstærkernes omkostninger.
Stort set kan optiske forstærkere klassificeres som enten enkeltkanal eller multikanal (WDM). Som navnet antyder, at enkeltkanalforstærkere er designet til kun at forstærke en enkelt optisk kanal, som kan placeres hvor som helst inden for et specificeret bånd, såsom C-båndet (1528 til 1564 nm). Enkeltkanalforstærkere, f.eks. C-båndet EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier), kan normalt fungere over en lang række driftsgevinster og kræver relativt lave niveauer af udgangseffekt.
I modsætning hertil er WDM-forstærker designet til at fungere, når et vilkårligt antal kanaler (inden for et specificeret bånd) indføres til forstærkeren. En vigtig egenskab ved WDM-forstærkere er forstærkningsfladen, hvilket er variationen i forstærkningen for forskellige kanaler. Hvis forstærkningen ikke er flad, vil forskellige WDM-kanaler have forskellig forstærkning, som kan akkumuleres langs en kæde af forstærkere, hvilket fører til et stort misforhold mellem kanaler i slutningen af linket.
For at opretholde flad forstærkning understøtter de fleste low-end WDM-forstærkere kun en enkelt driftsforstærkning eller et relativt snævert forstærkningsområde. WDM-forstærkere, der giver både flad forstærkning og et stort driftsforstærkningsområde kræver et mere komplekst design. Ud over at få fladhed kræves WDM-forstærkere for at tilvejebringe et stort dynamisk inputeffektområde for at understøtte forskellige indgangsbetingelser, hvor et vilkårligt antal kanaler fra 1 til 80 kan være til stede. For at understøtte den maksimale mængde kanaler kræver WDM-forstærkere derudover en relativt høj mættet udgangseffekt, typisk i området 17 til 23 dBm.
2. Støj
Alle forstærkere, inklusive optiske forstærkere, introducerer støj under amplificeringsprocessen, så udgangssignalet altid er mere støjende end indgangssignalet. Støjydelsen for en optisk forstærker er kendetegnet ved dens støjfigur (NF), som er defineret som forholdet mellem signal-til-støjforhold (SNR) ved forstærkerens output og en ideel SNR ved indgangen. Da der er en en-til-en-forbindelse mellem NF for en forstærker og ydelsen af en optisk forbindelse, er det vigtigt, at NF holdes så lavt som muligt. NF afhænger af den teknologi, der bruges til forstærkeren, såvel som forstærkningen, hvor forstærker med højere forstærkning normalt har lavere NF.
3. Dynamiske egenskaber
En anden vigtig egenskab ved optiske forstærkere er deres reaktion på dynamiske ændringer i indgangseffekt. Ideelt set bør forstærkeren af en forstærker ikke ændres overhovedet, når indgangseffekten skifter, men dette er ikke muligt, når forstærkeren fungerer ved eller i nærheden af den maksimale udkoblede effekt. I dette tilfælde er det vigtigt, at forstærkeren reagerer langsomt, så dens forstærkning kun bestemmes af den gennemsnitlige indgangseffekt og ikke påvirkes af hurtige ændringer (for eksempel på grund af datamodulation).
Forstærkere, der reagerer for hurtigt, kan være støjende og håndterer ikke flere kanaler godt. Dette skyldes, at når der er flere kanaler, kan forstærkningen af en kanal ændres afhængigt af, om de andre kanaler har en 0 eller 1, en påvirkning kendt som krydsforstærkningsmodulering. Selv hvis der er en enkelt højeffektkanal i nærheden af mætning, kan der forekomme forvrængning, da 0'erne vil opleve en anden gevinst end 1'erne.
På den anden side, selvom forstærkeren har en langsom reaktion, skal den også være i stand til at håndtere pludselige ændringer i lang sigt i den gennemsnitlige indgangseffekt. Sådanne pludselige ændringer kan for eksempel forekomme på grund af tilføjelse / slip af kanaler (især i dynamisk genkonfigurerbare netværk) eller beskyttelse og gendannelse af switching. I sådanne tilfælde kan forstærkeren opleve store midlertidige forstærkningsvariationer (kendt som "transienter"), der skal undertrykkes så meget som muligt af forstærkerens styringsmekanisme. I fravær af passende forbigående undertrykkelse kunne forstærkningsovergangerne akkumuleres over en forstærkningskæde, hvilket fører til store strøm- og / eller SNR-bølger ved modtageren.
For at opsummere skal den ideelle optiske forstærker understøtte flerkanalsdrift over et så bredt som muligt et bølgelængdebånd, give flad forstærkning over et stort dynamisk forstærkningsområde, have en høj mættet udgangseffekt, lav støj og effektiv forbigående undertrykkelse. Disse egenskaber skal opnås, mens der opretholdes et lavt strømforbrug, lille størrelse og lave omkostninger. Heldigvis er EDFA-teknologien avanceret til det punkt, hvor mange af disse funktioner kan leveres samtidig. Nu ved du, den ideelle optiske forstærker er EDFA-forstærkeren.
