Chwyddseinyddion Optegol Goddefol: EDFA, SOA a RFA
Wrth i signalau optegol deithio trwy ffibr optegol, maent yn cael eu gwanhau. Mewn cymwysiadau pellter hir, mae'r signal yn cael ei wanhau i'r pwynt lle mae angen ail-ymhelaethu. Yn draddodiadol, roedd dyfais y cyfeirir ati'n gyffredin fel ailadroddydd yn cyflawni'r ail-ymhelaethu hwn.
Yn y bôn, derbynnydd a throsglwyddydd yw ailadroddydd wedi'i gyfuno mewn un pecyn. Mae'r derbynnydd yn trosi'r egni optegol sy'n dod i mewn yn egni trydanol. Mae allbwn trydanol y derbynnydd yn gyrru mewnbwn trydanol y trosglwyddydd. Mae allbwn optegol y trosglwyddydd yn cynrychioli fersiwn wedi'i chwyddo o'r signal mewnbwn optegol ynghyd â sŵn.
Mae'r dechnoleg sydd ar gael heddiw yn dileu'r angen am ailadroddwyr. Bellach defnyddir chwyddseinyddion optegol goddefol yn lle ailadroddwyr. Mae mwyhadur optegol goddefol yn chwyddo'r signal yn uniongyrchol heb yr angen am drawsnewid optegol-i-drydan a thrydan-i-optegol. Mae yna nifer o fwyhaduron optegol gwahanol i chwyddo signal optegol yn oddefol: Mwyhadur Ffibr Erbium Doped (EDFA), Mwyhadur Optegol Lled-ddargludyddion (SOA), ac Amplifier Ffibr Raman (RFA), y mae pob un ohonynt yn defnyddio techneg o'r enw pwmpio laser.
EDFA
Yn gyffredinol, defnyddir mwyhadur EDFA ar gyfer cysylltiadau ffibr hir iawn fel ceblau tanfor. Mae'r EDFAs yn defnyddio ffibr sydd wedi'i drin neu ei “dopio” ag erbium, a defnyddir hwn fel y cyfrwng ymhelaethu. Mae'r laserau pwmp yn gweithredu ar donfeddi islaw'r tonfeddi sydd i'w chwyddo. Mae'r ffibr wedi'i dopio yn cael ei egnïo gyda'r pwmp laser. Wrth i'r signal optegol gael ei basio trwy'r ffibr dop hwn, mae'r atomau erbium yn trosglwyddo eu hegni i'r signal, a thrwy hynny gynyddu egni neu gryfder y signal wrth iddo basio. Gyda'r dechneg hon, mae'n gyffredin i'r signal fod hyd at 50 gwaith neu 17dB yn gryfach gan adael yr EDFA nag yr oedd pan aeth i mewn.
Dyma enghraifft o EDFA. Gellir defnyddio EDFAs hefyd mewn cyfresi i gynyddu enillion y signal ymhellach. Gall dau EDFA a ddefnyddir mewn cyfres gynyddu'r signal mewnbwn cymaint â 34dB.
SOA
Mae mwyhadur SOA yn defnyddio techneg debyg i dechneg EDFA ond heb ddopio'r ffibr optegol. Yn wahanol i'r EDFA, sy'n llawn pwmp laser, mae'r SOA yn llawn egni â cherrynt trydanol. Mae'r SOAs yn defnyddio tonnau tonnau optegol a lled-ddargludydd bandgap uniongyrchol sydd yn y bôn yn laser Fabry-Pérot i chwistrellu egni ysgafn i'r signal, fel y dangosir yn y ffigur isod. Fodd bynnag, nid yw'r dechneg hon yn cynnig yr ymhelaethiad uchel y mae'r EDFAs yn ei wneud. Yn nodweddiadol, defnyddir SOAs mewn cysylltiadau ffibr byrrach fel Rhwydweithiau Ardal Metropolitan (MANs).
Un broblem gyda SOAs yw ei bod yn anodd iawn rheoli'r enillion. Trwy ddefnyddio'r dechneg lled-ddargludyddion a thonfedd, gall y signal ddisbyddu ennill signal ar donfedd arall. Gall hyn gyflwyno crosstalk ymhlith sianeli trwy ganiatáu i'r signal ar un donfedd fodiwleiddio un arall.
RFA
Mae mwyhadur RFA yn defnyddio techneg o'r enw ymhelaethiad Raman sy'n ddull sy'n defnyddio laserau pwmp i roi egni i'r signal i'w ymhelaethu. Fodd bynnag, yn wahanol i EDFAs, nid yw'r dechneg hon yn defnyddio ffibr wedi'i dopio, dim ond laser pwmpio pŵer uchel, fel y dangosir yn y ffigur isod. Gweithredir y laser ar donfeddi 60 nm i 100 nm o dan y donfedd ddymunol y signal. Mae egni'r signal laser a ffotonau'r signal a drosglwyddir yn cael eu cyplysu, a thrwy hynny gynyddu cryfder y signal. Nid yw RFAs yn ymhelaethu cymaint â'r EDFAs, ond mae ganddynt fantais yn yr ystyr eu bod yn cynhyrchu llawer llai o sŵn. Edrychwch ar fanylion y cynnyrch yma: Raman Amplifier
Gellir cyfuno'r chwyddseinyddion optegol hyn i fanteisio ar eu nodweddion ymhelaethu. Mewn rhai achosion, mae RFAs ac EDFAs yn cael eu cyfuno mewn cysylltiadau ffibr pellter hir i sicrhau ymhelaethiad uchel a lefelau sŵn is.
I grynhoi, mae gan bob techneg ymhelaethu fanteision ac anfanteision. Cofiwch gadw mewn cof yr ymhelaethiad y mae'r mwyhadur yn cael ei ddefnyddio ynddo. Er enghraifft, pe bai angen ymhelaethu ar signal ond bod sŵn yn broblem, mwyhadur RFA fyddai'r dewis gorau yn fwyaf tebygol. Pe bai angen chwyddo'r signal gyda swm bach yn unig, efallai mai'r mwyhadur SOA fyddai orau.
Mae gan bob un o'r dulliau ymhelaethu hyn un fantais fawr: bydd chwyddseinyddion optegol yn chwyddo'r holl signalau ar ffibr ar yr un pryd. Felly, mae'n bosibl ymhelaethu ar donfeddi lluosog ar yr un pryd (ee, mae'r DWDM EDFA yn fath o fwyhadur WDM a ddefnyddir i ymhelaethu ar donfeddi lluosog mewn systemau DWDM). Ond mae'n bwysig cofio bod yn rhaid monitro'r lefelau pŵer yn ofalus oherwydd gall y chwyddseinyddion ddod yn dirlawn, a thrwy hynny achosi gweithrediad anghywir.
