Špeciálne pokyny pre vláknový zosilňovač dopovaný erbiom (optický zosilňovač EDFA)

Špeciálne pokyny pre vláknový zosilňovač dopovaný erbiom (Optický zosilňovač EDFA)
Zakúpili ste sivláknový zosilňovač dopovaný erbiom(Optický zosilňovač EDFA) so špecifikáciou zisku 30 dB a výstupným saturačným výkonom +20 dBm.
Pripojte vstupné svetlo s 0 dBm a odčítajte výstup +27 dBm. Môžete vypočítať, že 30 - 3 = 27 a zisk nie je problém.
Čo ak však zadáte -20 dBm? Nominálny zisk 30 dB znamená, že výstup by mal byť +10 dBm, ale skutočné meranie je iba +7 dBm – o celé 3 dB menej. To nie je problém s kvalitou. 30 dB je malý zisk signálu, zatiaľ čo šum ASE a šumové číslo spotrebúvajú váš zisk. V skutočnosti nameraný zisk často klesá pod nominálny zisk, čo objasňuje, že tento jav nie je problémom s kvalitou zariadenia, ale je skôr určený pracovným mechanizmom zosilňovača.

Malý zisk signálu ≠ skutočný zisk:

1. Základný rozpor: Zisk uvedený v špecifikácii (napr. 30 dB) je malý zisk signálu, čo je ideálna nameraná hodnota, keď je vstupný výkon signálu veľmi nízky (napr. -20~-30 dBm) a pri menovitom výkone čerpadla. V praktických aplikáciách sa to nerovná skutočnému zisku, keď je vstupný výkon signálu vysoký.
2. Hlavný dôvod poklesu zisku:
2.1 Saturácia zosilnenia: So zvyšujúcim sa výkonom vstupného signálu sa EDFAOptický zosilňovačvstupuje do oblasti saturácie, čo spôsobuje pokles zosilnenia z maximálnej hodnoty.
2.2 Odklonenie šumu ASE: Zosilnený šum spontánnej emisie (ASE) konkuruje signálnemu svetlu a spotrebúva obmedzený výkon čerpania. Čím silnejší je šum ASE, tým nižšie je efektívne zosilnenie použité na zosilnenie signálneho svetla. To je jeden zo základných dôvodov, prečo je namerané zosilnenie nižšie ako nominálna hodnota.
2.3 Kvantitatívny vzťah: Čím vyšší je vstupný výkon signálu, tým väčšia je kompresia skutočného zosilnenia (G_actual) v porovnaní so zosilnením malého signálu (G_small). Veľkosť kompresie pochádza hlavne zo saturačnej kompresie (Δ G_sat) a zosilnenia zo spotreby šumu ASE (Δ G_ASE). Napríklad, keď je vstupný výkon 0 dBm, je bežné, že namerané zosilnenie je o viac ako 3 dB nižšie ako nominálna hodnota.
3. Návrhy pre inžinierske postupy:
3.1 Rozpočet spoja: Malý zisk signálu by sa nemal priamo používať na výpočet, ale mal by sa prijať realistickejší vzorec pre rozpočet spoja:
P_out ≈ P_in+G_small-NF-3dB (bezpečnostná rezerva)
Medzi nimi je NF šumové číslo (typická hodnota 4 – 6 dB).
3.2 Reverzná kalibrácia: Ak nameraný výstupný výkon nezodpovedá rozpočtu podľa vzorca, vzorec sa môže použiť na výpočet skutočného šumového čísla systému (NF) v reverznom smere, čo umožňuje presnejší návrh a kalibráciu prepojenia.

Záver: Pri hodnotení a používaníEDFAPri navrhovaní optického zosilňovača musia inžinieri venovať pozornosť vstupnému výkonu signálu a pochopiť charakteristiku kompresie zisku pri vysokých signálových podmienkach. Pri navrhovaní prepojenia by mal byť rozpočet založený na skutočnom vstupnom výkone a technických vzorcoch, ktoré zahŕňajú faktor šumu a bezpečnostnú rezervu, a nie len na nominálnej hodnote malého zosilnenia signálu uvedenej v špecifikácii. Po prijatí optického zosilňovača EDFA sa najprv opýtajte, aký je vstupný výkon, a potom použite vzorec pre rozpočet prepojenia na výpočet očakávaného výstupu. Nepoužívajte malé zosilnenie signálu na rozpočtovanie plného výkonu.