انواع تقویت‌کننده‌های نوری: مقایسه EDFA، EYDFA، SOA و رامان

انتخاب درست تقویت‌کننده نوری یکی از مهم‌ترین تصمیمات در طراحی شبکه‌های فیبر نوری است. از آنجا که فناوری‌های مختلفی برای کاربردهای متفاوت وجود دارد، مهندسان شبکه باید از مزایا و معایب مربوط به هزینه، عملکرد و شرایط نصب آگاه باشند. این راهنمای جامع چهار نوع اصلی از تقویت‌کننده‌های نوری — EDFA، EYDFA، SOA و رامان را مقایسه می‌کند تا به شما کمک کند تا انتخاب مناسبی برای شبکه‌های CATV، FTTH یا ارتباطات دوربرد داشته باشید.

EDFA: اسب کار صنعت

تقویت‌کننده‌ی فیبر حاوی اربیوم (EDFA) پراستفاده‌ترین تقویت‌کننده است تقویت‌کننده نوری امروزه در مخابرات. دستگاه باند-سی با طول موج ۱۵۵۰ نانومتر دارای بهره نوری بالا (تا ۴۰ دسی‌بل)، شکل‌پذیری نویز پایین (معمولاً بین ۴٫۰ تا ۴٫۵ دسی‌بل) و عملکرد مستقل از قطبش است. تقویت‌کننده‌های الیاف دوپ‌شده اریبیوم (EDFA) اولین انتخاب برای شبکه‌های شهری، توزیع سیستم‌های تلویزیون کابلی (CATV) و کاربردهای فیبر به خانه (FTTH) هستند که در آن‌ها قابلیت اطمینان بالا و مقرون‌به‌صرفه‌بودن ضروری است.

برای بیشتر کاربردهای استاندارد و مقرون‌به‌صرفه که از تقسیم‌کننده ۱:۶۴ استفاده می‌کنند و نیازمند خطوط فیدری با طول حداکثر ۱۵ کیلومتر هستند، تقویت‌کننده الیاف دوپ‌شده اریبیوم (EDFA) گزینه‌ای ایده‌آل است. بسیاری از شرکت‌ها، از جمله شرکت تجهیزات نوری و الکترونیکی شاندونگ وان‌شوئو محدوده، در ساخت این دستگاه قابل‌اطمینان و کارآمد تخصص دارند و از ۱۲ کارگاه بدون‌گرد و با کیفیت بالا و خطوط تولید خودکار برای حفظ ثبات کیفیت بهره می‌برند.

EYDFA: گزینه‌ای با توان بالا برای دستیابی به برد گسترده‌تر

تقویت‌کنندهٔ فیبر ناخالص‌شده با اربیوم و ایتریوم (EYDFA) به طراح شبکه اجازه می‌دهد تا برای کاربردهایی که می‌توانند از بودجهٔ نوری کمی بیشتری استفاده کنند، تزریق پمپ را در عمق‌ترین نقاط شبکه انجام دهد. با افزودن یون‌های ایتریوم و استفاده از ساختار پمپ دوپوسته، EYDFA توان خروجی تا ۳۳ دسی‌بل‌میلی‌وات را دست می‌یابد — که این مقدار از تقویت‌کنندهٔ استاندارد فیبر ناخالص‌شده با اربیوم (EDFA) بیشتر است — و معمولاً در پیاده‌سازی‌های FTTH با دامنهٔ طولانی (فاصلهٔ فیدر بیش از ۲۵ کیلومتر)، نسبت‌های تقسیم ۱:۱۲۸ و RFoG که در آن‌ها توان نوری بالا ضروری است، به کار می‌رود.

برای دستیابی به توان خروجی بالاتر، جریمه‌ای جزئی در قالب افزایش شکل‌دهنده نویز وجود دارد؛ شکل‌دهنده نویز EYDFA معمولاً بین ۴٫۵ تا ۵٫۵ دسی‌بل است و انرژی بیشتری نسبت به شکل‌دهنده استاندارد EDFA مصرف می‌کند. برای بسیاری از کاربران، این افزایش هزینه با حذف تعداد زیادی از اجزای فعال میانی (که اغلب پرهزینه هستند) جبران می‌شود تا شبکه توزیع مشابهی به دست آید. سؤال اصلی برای هر اپراتور شبکه این است که آیا بودجه نوری طولانی‌تر، افزایش هزینه هر ماژول را توجیه می‌کند یا خیر؛ و در برخی از شبکه‌های روستایی یا حومه‌ای، این امر قطعاً صدق می‌کند و استفاده از EYDFA در مرکز اصلی، هزینه‌های عملیاتی هر واحد را کاهش می‌دهد.

SOA: سرعت و یکپارچه‌سازی نیمه‌هادی

تقویت‌کننده نوری نیمه‌هادی (SOA) ویژگی‌های منحصربه‌فردی دارد که آن را از EDFA و EYDFA متمایز می‌سازد، از جمله سرعت‌های بسیار بالای تغییر حالت در محدوده نانوثانیه. این ویژگی‌ها باعث می‌شود این دستگاه برای کار در حالت انفجاری، تبدیل طول موج و ادغام در مدارهای نوری مناسب باشد؛ با این حال، در توزیع توان بالا، عملکرد SOA اغلب نسبت به EDFA ضعیف‌تر است. همچنین، SOAها معمولاً عدد نویزی بالاتر از ۶ تا ۸ دسی‌بل و بهره‌ای وابسته به قطبش دارند. به همین دلیل، استفاده از SOAها در شبکه‌های CATV و FTTH تقریباً ناشناخته است و کاربرد تخصصی آن‌ها عمدتاً در شبکه‌های حلقه‌ای شهری و قابلیت‌های افزودن/حذف در سوئیچینگ نوری و پژوهش‌ها قرار دارد. اگر شما یک اپراتور معمولی شبکه PON هستید، EDFA همچنان بدون شک گزینه بهتری برای شما خواهد بود.

تقویت‌کننده رامان: تقویت توزیع‌شده برای مسافت‌های بسیار طولانی

این دستگاه به‌صورت متفاوتی نسبت به تقویت‌کننده‌های گسستهٔ سنتی (مانند EDFAs، EYDFAs و SOAs) عمل می‌کند و تقویت‌سازی را در طول چندین کیلومتر پخش می‌کند، نه اینکه آن را در یک نقطهٔ خاص از شبکه متمرکز سازد. ضریب نویز آن می‌تواند تقریباً صفر دسی‌بل باشد و تقویت‌کننده‌های رامان به‌دلیل استفاده از طول‌موج‌های پمپ متعدد، عرض باند تقویت‌سازی تقریباً بی‌نهایتی دارند. برای سیستم‌های زیردریایی و خطوط اصلی بلندبرد، تقریباً هیچ چیزی نمی‌تواند تقویت‌کنندهٔ رامان را شکست دهد.

ناقص‌ترین جنبهٔ آن پیچیدگی و قیمت بالایش است. تقویت‌کننده رامان این دستگاه به لیزر‌های پمپ قوی و چندگانه و مدیریت دقیق اپتیکی نیاز دارد؛ بنابراین برای شبکه‌های CATV بیش‌ازحد است—به‌ویژه با توجه به اینکه فاصلهٔ خطوط تغذیه معمولاً هرگز از ۴۰ کیلومتر بیشتر نمی‌شود. گزینه‌های کارآمدتر در اینجا EDFAs و EYDFAs هستند.

انتخاب مناسب برای شبکهٔ شما

آگاهی از قابلیت‌های متفاوت هر یک از دستگاه‌های تقویت‌کنندهٔ نوری مباحثی که در اینجا مطرح می‌شوند، به شما امکان انتخاب مناسب‌ترین تقویت‌کننده را برای کاربرد خود می‌دهند. برای تقریباً تمامی کاربردهای توزیع CATV و همچنین کاربردهای دسترسی FTTH، تقویت‌کننده‌ی فیبری اربیوم‌دار (EDFA) بهترین تعادل را بین قابلیت اطمینان، سطح نویز و هزینه ارائه می‌کند. اگر طول خطوط تغذیه‌کننده‌ی بلندتری را پیش‌بینی می‌کنید یا نسبت تقسیم ۱:۱۲۸ را نیاز دارید، تقویت‌کننده‌ی فیبری اربیوم-ایتربیوم‌دار (EYDFA) می‌تواند به‌طور مؤثری نیازهای شما را برآورده سازد. برای تقریباً تمامی شبکه‌های دسترسی، تقویت‌کننده‌ی نیمه‌هادی (SOA) یا تقویت‌کننده‌ی رامان قادر به انجام آنچه برای CATV و FTTH لازم است، نخواهند بود.

شرکت شاندونگ وانشو اوپتوالکترونیک اِکویپمنت المحدود، با خطوط تولید یکپارچه‌ی خود که از SMT تا مونتاژ نهایی گسترده است، توانایی تأمین تقویت‌کننده‌های نوری مقاوم را برای نیازهای گوناگون شبکه‌های ارتباطی دارد. چه به دنبال یک EDFA استاندارد برای کاربرد FTTH با نسبت تقسیم ۱:۳۲ باشید و چه به دنبال یک تقویت‌کننده‌ی رامان برای خط زیردریایی روستایی، انتخاب نوع مناسب تقویت‌کننده و یک تولیدکننده‌ی صلاحیت‌دار، برای اطمینان از طول عمر و قابلیت اطمینان شبکه ضروری است.