EN
Әдеттегі талшықты желілерде ұзақ арақашықтықтағы сигналдың берілуі әрқашан қиындық туғызған. Оптикалық желілердің негізгі элементі болып табылатын эрбиймен легирленген талшықты күшейткіш (EDFA) — бұл оптикалық-электрлік-оптикалық түрлендірудің қымбат тұратын процесінсіз сигналды талшық бойымен беруге мүмкіндік беретін, барлық оптикалық күшейткіштер үшін идеалды шешім ретінде ойлап табылған. Шаньдун Ваншуо Оптоэлектрондық Жабдықтар Шаруашылық Ортақтығы Шекілдік Қоғамы (Shandong Wanshuo Optoelectronic Equipment Co., Ltd.) оптикалық байланыс саласында профильді, біртұтас, бір реттік шешімдерді ұсынады, соның ішінде желінің тұрақты жұмыс істеуін қамтамасыз ету үшін EDFA-ларды қолданатын жоғары өнімділікті оптикалық талшықты күшейткіштер де бар.
EDFA дегеніміз не?
The EDFA бұл 980 нм немесе 1480 нм лазерлік жарықпен сорғыланған кезде оптикалық күшейту көрсететін эрбиймен легирленген талшықтың ұзындығын қолданатын оптикалық күшейткіштің бір түрі. Эрбиймен легирленген оптикалық талшық 1530–1565 нм аралығында жұмыс істейтін эрбий лазерымен қолдануға арналған. Алдыңғы ретрансляторлардағыдай оптикалық-электрлік-оптикалық сигналдың қайта қалыпқа келуінің орнына EDFA-лар сигналды толығымен оптикалық түрде күшейтеді. Бір мезгілде бірнеше толқын ұзындығы каналдарын күшейту арқылы оларды DWDM жүйесінде қолдану аясын кеңейтуге болады.
EDFA-лар негізінен 1530–1565 нм (C-диапазоны) аралығындағы жарықты, сонымен қатар 1625 нм-ге дейін (L-диапазоны) күшейтеді, себебі бұл аралық кремний оксиді негізіндегі оптикалық талшықтарда ең төменгі сіңіру аймағына сәйкес келеді. EDFA-лар негізінен ұзақ қашықтықтағы жерлік бағыттар, теңіздік және метрополитендік байланыс жүйелерінде қолданылады.
EDFA жұмыс істеу принципі: Ол қалай жұмыс істейді?
Түсіну EDFA жұмыс істеу принципі эрбиймен легирленген талшықтағы стимулданған шығу физикасын зерттеуді талап етеді. Күшейту процесі үш негізгі қадамнан тұрады:
1. Сорғылау арқылы ынталандыру
980 nm немесе 1480 nm жиілігінде жұмыс істейтін лазерлік сорғы эрбиймен легирленген талшыққа энергия береді. 980 nm жиілігінде сорғыланған кезде эрбий иондары негізгі күйден (⁴I₁₅/₂) жоғары энергетикалық күйге (⁴I₁₁/₂) өтеді, одан кейін олар 10 миллисекунд шамасындағы ұзақ өмір сүру уақыты бар метастабилді күйге (⁴I₁₃/₂) радиациясыз тез ыдырайды. Бұл популяциялық инверсияны құрады — оптикалық күшейту үшін маңызды шарт.
2. Стимулданған шығу
Бастапқы 1550 нм диапазонды сигнал фотондары легирленген талшық арқылы өткен кезде, ол стимулданған шығу процесін тудырады: бір эрбий ионы қозған күйден негізгі күйге қайтады және келетін сигнал фотондарымен бірдей толқын ұзындығында, фазасында және бағытында когерентті фотон шығарады. Осылайша сигнал тежелмейді және таза оптикалық күшейту орындалады.
3. Сорғылау конфигурациялары
EDFA-ның төмен шуға, жоғары шығыс қуатына немесе күшейту тиімділігіне әкелетін үш сорғылау конфигурациясы бар:
Бір бағытты сорғылау: Сигналдың бағытымен бірдей бағытта сорғыланатын сызықтық талшықты күшейткіш, бұл коммуникациялық байланыс желісінің алдыңғы бөлігіндегі күшейткіш немесе алдын-ала күшейткіш ретінде төмен шу коэффициентін қамтамасыз етеді.
Қарама-қарсы бағытты сорғылау: Сигналдың таралу бағытына қарама-қарсы бағытта сорғыланатын осындай күшейткіш жоғары сигнал/шу қатынасы бар құрылғылар үшін қолданылады.
Екі бағытты сорғылау: Жоғары күшейту, жоғары қуат және төмен шу қасиеттерін қамтамасыз ететін екі схеманың бірігуі, бұл ұзақ аралық магистралдық жүйелер үшін идеалды.
EDFA-ның негізгі компоненттері
EDFA мынадай негізгі модульдерден тұрады:
Эрбиймен легирленген талшық (EDF): Әдетте 10–100 м ұзындығы бар белсенді талшықтың бөлігі. Ол стимулданған шығу арқылы негізгі күшейту ортасы ретінде қызмет етеді.
Сорғы лазерлік диодтары: Иондарды иондандырып, жоғары энергетикалық деңгейге көтеретін сәулелендіруші жарық көзін беру үшін. Кеңінен қолданылатын сорғы лазерлік диодтарының толқын ұзындығы 980 нм немесе 1480 нм болады.
Толқын ұзындығын таңдауға арналған куплер: Сигналдық жарық кірісі мен оптикалық сигнал көзін талшыққа (EDF) біріктіру үшін қолданылады. EDFA-да бұл кіріс сәулелері деректерді беру үшін C-диапазонында, ал сорғы — 1480 нм немесе 980 нм толқын ұзындығында болады.
Оптикалық изолятор: EDFA күшейту сипаттамасын және желідегі сигналды келесі желілік бөліктерден шағылған жарықтан туындайтын мүмкін болған зияннан қорғайды.
Күшейтуді тегістеу сүзгісі (GFF): C-диапазонындағы талшықтың тән біртекті емес күшейту сипаттамасын түзетуге арналған; барлық берілетін каналдар бойынша жалпы берілу күшейтуін тегістейді.
EDFA-ның оптикалық талшықты желілердегі қолданыстары
EDFA optikal-talshyq kommunikatsiyalyq zhүйelerinde kөptegen pайдалы qollanyslary bar, olar:
Ұzakqa arnalғan quru joldaғy berilis: optikal trakttyң qaytalaғyshy (repeater) retіnde qollanylatyn syzyқtyқ optikal kүшейtкіshter, olar optikal berilistің ondaғan yүz kilometrlerden keyin talshyқtyn zhalpylyғyn tүzetеді.
Sulı astyndaғy berilis zhүyesi: Ol okeandar arqyly myńdaғan kilometrler boyynsha saqtyq penen tұraқty berilistі qamtamasyz etуge maңyzdy roly oynaydy.
Metropolitandyқ WDM toraby berilis zhүyesi: Olar negizinen kommunikatsiyalyқ syzyқtardyң kіru shetіnde (alғyshty kүsheytкіsh) ya da ayagynda (kүsheytushy) qollanylyp, signaldyң kүshіn arttyryp, kommunikatsiyalyқ aralyқty uzartady.
Optikal talshyқtyқ sensorlar: Optikal talshyқtyң temperaturasy menen deformatsiyasy sekіldі parametrleryni alystaғy oryndarda өlшеuge qollanylady.
CATV penen PON torabylary: EDFA-лар кабельдік теледидар мен пассивті оптикалық желілердің инфрақұрылымында маңызды компоненттер болып табылады және жоғары сапалы сигналды таратуды қамтамасыз етеді.
EDFA технологиясының артықшылықтары
Басқа технологиялармен салыстырғанда, жоғары өнімділікті оптикалық EDFA-лар мынадай артықшылықтарға ие:
Жоғары күшейту тиімділігі: 100–200 км аралығындағы тиімді талшық ұзындығында 20–40 дБ-ге дейінгі күшейту қол жетімді;
Кең жиілік жолағы: бұл құрылғы барлық берілу терезелерін бір уақытта толтыра алады, сондықтан берілу үшін көптеген толқын ұзындығы каналдарын қолдануға болады;
Төмен фазалық шу деңгейі: Төмен фазалық шу және типтік шу коэффициенттері 4–6 дБ шамасында, бұл кванттық шекті (3 дБ) мәнге жақын;
Бит жылдамдығына тәуелсіздік: EDFA-лар барлық деректер жылдамдығын өзгеріссіз күшейтеді, сондықтан олар желінің жаңартылуы үшін болашаққа бағытталған.
Төменгі кросс-тәсір: Эрбий иондарының ұзақ жоғарғы күй өмірі WDM жүйелеріндегі аралық каналдық тосындыны азайтады.
Қорытынды
Эрбийдің қосылған талшықты күшейткіштері (EDFA) — талиялық оптикалық берілу желілердегі негізгі оптикалық күшейткіштер, таратушы мен қабылдаушы арасындағы ұзын аралық оптикалық байланыстардағы енгізу шығындарын барлық оптикалық сигналды күшейту арқылы тиімді толтырады, бұл тұрақты жұмыс істеуді қамтамасыз етеді. Ұзын аралық негізгі желілерде, су асты кабельдік жүйелерде, WDM метрополитен желілерінде т.б. бұл EDFA қолданыстары маңызды рөл атқарады.
Shandong Wanshuo Optoelectronic Equipment Co., Ltd. — оптикалық талшықты күшейткіштерді шығаратын мамандандырылған компания. Біздің компания оптикалық байланыс үшін талшықты күшейткіштердің толық жеткізілу тізбегін қамтитын кешенді біртұтас шешімдерді ұсынады, оның ішінде автоматтандырылған өндіріс жолағы, тозаңсыз бөлмелер мен дәл сынақ құрылғылары бар өндіріс процестері де бар. Біздің өнімдеріміз ұзақ аралық магистралдық желілерде, су асты байланысында, метрополитен байланысында, PON желілерінде, талшықты сенсорлық жүйелерде т.б. кеңінен қолданылады.