Posebna navodila za ojačevalnik z vlakni, dopiranimi z erbijem (optični ojačevalnik EDFA)

Posebna navodila za ojačevalnik z vlakni, dopiranim z erbijem (Optični ojačevalnik EDFA)
Kupili steojačevalnik z vlakni, dopiranimi z erbijem(EDFA optični ojačevalnik) s specifikacijo ojačanja 30 dB in izhodno močjo nasičenosti +20 dBm.
Priključite vhodno luč z 0 dBm in odčitajte izhod +27 dBm. Izračunate lahko, da je 30 - 3 = 27, in ojačanje ni problem.
Kaj pa, če vnesete -20 dBm? Nominalni ojačanje 30 dB pomeni, da bi moral biti izhod +10 dBm, dejanska meritev pa je le +7 dBm – celih 3 dB manj. To ni problem kakovosti. 30 dB je majhen ojačanje signala, medtem ko šum ASE in šumna številka porabita vaš ojačanje. Pravzaprav izmerjeno ojačanje pogosto pade pod nominalno ojačanje, kar pojasnjuje, da ta pojav ni problem kakovosti opreme, temveč ga določa mehanizem delovanja ojačevalnika.

Majhno ojačanje signala ≠ dejansko ojačanje:

1. Osnovno protislovje: Ojačanje, navedeno na specifikacijskem listu (npr. 30 dB), je majhno ojačanje signala, kar je idealna merilna vrednost, ko je vhodna moč signala zelo nizka (npr. -20~-30 dBm) in pri nazivni moči črpalke. To ni enako dejanskemu ojačanju, ko je vhodna moč signala visoka v praktičnih aplikacijah.
2. Glavni razlog za zmanjšanje dobička:
2.1 Nasičenost ojačanja: Ko se moč vhodnega signala povečuje, se EDFAOptični ojačevalnikvstopi v območje nasičenosti, zaradi česar se ojačanje zmanjša z največje vrednosti.
2.2 Preusmeritev šuma ASE: Šum ojačane spontane emisije (ASE) konkurira signalni svetlobi in porablja omejeno moč črpalke. Močnejši kot je šum ASE, nižji je efektivni ojačanje, ki se uporablja za ojačanje signalne svetlobe. To je eden od temeljnih razlogov, zakaj je izmerjeno ojačanje nižje od nazivne vrednosti.
2.3 Kvantitativno razmerje: Višja kot je vhodna moč signala, večja je kompresija dejanskega ojačanja (G_actual) v primerjavi z majhnim ojačanjem signala (G_small). Količina kompresije izhaja predvsem iz kompresije nasičenosti (Δ G_sat) in ojačanja zaradi porabe šuma ASE (Δ G_ASE). Na primer, ko je vhodna moč 0 dBm, je običajno, da je izmerjeno ojačanje več kot 3 dB nižje od nazivne vrednosti.
3. Predlogi za inženirsko prakso:
3.1 Proračun povezave: Majhnega ojačanja signala se ne sme neposredno uporabljati za izračun, temveč je treba sprejeti bolj realistično formulo za proračun povezave:
P_out ≈ P_in+G_small-NF-3dB (varnostna meja)
Med njimi je NF šumna številka (tipična vrednost 4-6 dB).
3.2 Obratna kalibracija: Če izmerjena izhodna moč ne ustreza proračunu formule, se lahko formula uporabi za izračun dejanske številke sistemskega šuma (NF) v obratni smeri, kar omogoča natančnejšo zasnovo in kalibracijo povezave.

Zaključek: Pri ocenjevanju in uporabiEDFAPri optičnem ojačevalniku morajo inženirji biti pozorni na vhodno moč signala in razumeti značilnosti kompresije ojačanja pri pogojih visokega signala. Pri načrtovanju povezave mora proračun temeljiti na dejanski vhodni moči in inženirskih formulah, ki vključujejo faktor šuma in varnostno mejo, namesto da se zanaša zgolj na nominalno vrednost majhnega ojačanja signala na specifikacijskem listu. Po prejemu optičnega ojačevalnika EDFA najprej povprašajte o vhodni moči in nato s formulo za proračun povezave izračunajte pričakovani izhod. Ne uporabljajte majhnega ojačanja signala za načrtovanje polne moči.