EDFA vs Raman vs SOA: Optikai erősítő kiválasztásának útmutatója

Az EDFA, a Raman és a SOA három különböző módszer az optikai erősítés létrehozására. Nem szabad egy címsorszám szerint rangsorolni őket. A helyes választás a jel hullámhosszától, az erősítő hálózatban elfoglalt helyétől, a szükséges kimeneti teljesítménytől, az optikai jel-zaj viszonytól, a csatornaterheléstől, a nemlineáris határértékektől és a működési bonyolultságtól függ.

A hagyományos C-sávos vagy L-sávos DWDM esetében általában egy sávspecifikus, erbiummal adalékolt szálas erősítő az első értékelt technológia. Az elosztott Raman-erősítés akkor válik relevánssá, ha egy gondosan modellezett tartományhoz más hosszirányú teljesítményprofilra vagy további effektív OSNR ráhagyásra van szükség. A hagyományos elektromosan szivattyúzott félvezető optikai erősítő akkor vonzó, ha a kompakt méret, a gyors erősítési dinamika, a hullámhossz-rugalmasság vagy a fotonikus integráció fontosabb, mint a vonalminőségű szálas erősítő viselkedésének megkettőzése.

Ez az útmutató a mérnöki kiválasztásra összpontosít, ahelyett, hogy minden alapvető definíciót megismételne. A bemutatkozásra szoruló olvasók kezdhetik azzalAz optikai erősítő alapjai.

Gyors kiválasztás összefoglaló

Ez egy átvilágítási táblázat, nem egy termékleírás. A végső értékeknek az erősítő adatlapjából, a teljes csatornatervből és a rendszerszintű ellenőrzésből kell származniuk.

Az erősítő technológia és a hálózati szerep különböző döntések

Az EDFA, a Raman és a SOA leírja, hogyan jön létre az optikai erősítés:

• EDFA:stimulált emisszió az erbiummal adalékolt szálban, amelyet optikai pumpa táplál.
• Raman erősítő:stimulált Raman-szórást az átviteli szálban vagy egy dedikált Raman-erősítő szálban.
• SOA:stimulált emisszió félvezető hullámvezetőben, amelyet általában elektromos áram táplál a hagyományos kereskedelmi eszközökben.

Az erősítő, a soron belüli és az előerősítő leírja, hogy hol helyezték el az erősítőt:

• A erősítőaz adó közelében vagy veszteséges multiplexer után emeli a teljesítményt.
• Ansoros erősítőkompenzálja a span és a csomópont veszteséget a végpontok között.
• A előerősítőgyenge jelet ad a vevő elé.

Az EDFA e három szerep bármelyikéhez létrehozható. A Raman-szivattyú elosztott vonalerősítést biztosít, míg a SOA kompakt erősítési blokkként szolgálhat, ha hullámhossza és teljesítménye illeszkedik az alrendszerhez. A FOCC útmutatójabooster, vonal és előerősítőkrészletesebben elmagyarázza a bevetési pozíciókat.

A jelenlegiITU-T G.661 ajánlásáltalános optikai erősítő paraméter-definíciókat és vizsgálati módszereket biztosít. Ez jobb alapot nyújt az adatlapok összehasonlításához, mint az olyan informális címkék, mint a "nagy nyereség" vagy "alacsony zaj".

EDFA, Raman és SOA összehasonlítva

Ahol az EDFA a legjobban illik

Az EDFA szivattyúzott erbiummal adalékolt szálat használ erősítő közegként. A praktikus szerelvények közé tartoznak a szivattyúkombinátorok, leválasztók, szűrők, felügyeleti fotodiódák és vezérlő elektronika is. Erősítéssimító szűrőre lehet szükség, ha sok WDM csatornának kell szabályozott relatív teljesítménnyel távoznia az erősítőből.

A sávspecifikus EDFA általában az első olyan technológia, amelyet a hagyományos C- vagy L-sávos alkalmazásokhoz értékeltek, mint például:

• Booster erősítés veszteséges WDM multiplexer után
• Soron belüli erősítés egy meghatározott DWDM-tartományban
• Alacsony bemeneti teljesítményű előerősítés
• 1550 nm-es CATV vagy PON overlay eloszlás
• Laboratóriumi erősítés a támogatott erbium-erősítési sávon belül

A FOCC cikke errőlEDFA a WDM rendszerekbenleírja ezeket az ismerős telepítési szerepköröket. A tágabb hálózati környezetet a webhely frissített útmutatója tartalmazzaDWDM technológia.

Amit ellenőrizni kell

Ne hasonlítsa össze az EDFA-kat egyedül a maximális kis jelerősítés alapján. A hasznos működési pont a minimális és maximális bemenettől, a szükséges kimenettől, a telített kimenettől, a csatornaszámtól, a csatornánkénti teljesítménytől, az erősítés hullámzásától, a zajértéktől és a szabályozási módtól függ.

Az EDFA felerősíti az azt elérő jelet és a sávon belüli zajt, majd felerősített spontán emissziót vagy ASE-t ad hozzá. Nem időzíti újra, nem formálja át vagy rekonstruálja a továbbított adatokat. AITU-T G.663 ajánlásaz optikai erősítő eszközök és alrendszerek alkalmazási vonatkozásaival foglalkozik egycsatornás és többcsatornás digitális rendszerekben.

Ahol a Raman-erősítés értéket ad

A Raman-erősítés a stimulált Raman-szórás révén energiát ad át a pumpából a jelnek. Az elosztott Raman kialakításban az átviteli szál az erősítési közeg részévé válik. Csomós kialakításban egy dedikált szálszakasz erősítést biztosít egy különálló szerelvényen belül.

A jelenlegiITU-T G.665 ajánlásosztályozza a Raman-erősítőket és a Raman-erősítésű alrendszereket, és meghatározza a vonatkozó jellemzőket, teljesítményparamétereket, vizsgálati módszereket és optikai biztonsági szempontokat.

Előre, hátra és kétirányú szivattyúzás

Egyik szivattyú iránya sem univerzálisan jobb. A szál típusa, a fesztáv hossza, a csatorna terhelése, az indítási teljesítmény, a relatív intenzitás-zajátvitel, a nemlineáris büntetések és a működési korlátok határozzák meg az eredményt.

A Raman-erősítést gyakran fontolóra veszik az OSNR-korlátozott koherens kapcsolatok, kiterjesztett tartományok, széles vagy testre szabott erősítési sávok és hibrid Raman/EDFA architektúrák esetén. A FOCC áttekintéseRaman erősítés a hosszú távú kapcsolatokhoztovábbi hátteret biztosít, mígnagy távolságú DWDM átvitelaz erősítőt a szélesebb rendszerbe helyezi.

Ahol a SOA a legjobban illik

A hagyományos félvezető optikai erősítő elektromosan befecskendezett félvezető aktív tartományt használ. Hullámvezetőjét és fazettáit úgy tervezték, hogy mozgóhullám-erősítést biztosítsanak, nem pedig közönséges lézerüregként működnek.

A SOA-t akkor veszik figyelembe, ha egy tervhez kompakt erősítési elemre, gyors elektromos vezérlésre, más fotonikus funkciókkal való integrációra, optikai kapuzásra, hullámhossz-konverzióra vagy erősítésre van szükség egy olyan sávban, amelyet nem szolgál ki szabványos EDFA. A félvezető anyagok és eszközszerkezetek különböző hullámhosszúságú régiókhoz választhatók.

Ugyanaz a gyors vivődinamika, amely lehetővé teszi a kapcsolást és a hullámhossz-konverziót, erősítés tömörítést, kereszterősítés modulációt, keresztfázisú modulációt, négyhullámos keverést, mintaeffektusokat és csatornaáthallást eredményezhet. Ezek a hatások hasznosak lehetnek egy optikai feldolgozási kísérletben, és elfogadhatatlanok egy átlátszó WDM-erősítőben.

A SOA teljesítménye széles skálán mozog. Sok kompakt eszköz alacsonyabb telített kimenettel rendelkezik, mint a vonali minőségű szálas erősítők, de léteznek nagy teljesítményű, alacsony zajszintű kialakítások is. Például egyIEEE papír kétlépcsős, monolitikusan integrált SOA-nnagy telítettségi kimenetet, széles erősítési sávszélességet és alacsony zajszintet célzó tervezésről számol be. Egy-egy termék vagy papír nem határozza meg a teljes technológiai osztályt, így a tényleges adatlap és az üzemeltetési feltételek továbbra is lényegesek.

Erősítés, telítettség és csatornánkénti teljesítmény

Az erősítés a kimeneti és a bemeneti teljesítmény különbsége egy meghatározott működési ponton. Mindig együtt kell olvasni a maximális összkimenettel és az aktív csatornák számával.

MertNegyenlő teljesítményű WDM csatornák esetén a hozzávetőleges összefüggés a következő:

Teljes optikai teljesítmény dBm-ben=csatornánkénti teljesítmény dBm-ben + 10 log₁₀(N)

Ha egy erősítő eléri a teljes kimeneti határt, a csatornák hozzáadása nem hoz létre korlátlan további kimenetet. Az elérhető teljesítmény megoszlik az aktív csatornák között, és az erősítő erősítést kaphat. Egy gyenge bemenetnél magas erősítést mutató adatlap nem bizonyítja, hogy ugyanaz az erősítés elérhető teljesen betöltött DWDM spektrummal.

Teljes és részleges terhelésű tesztelés

A WDM erősítőt legalább két csatornaterhelési állapotban kell értékelni:

• Teljes terhelés:minden tervezett csatorna jelen van, lehetővé téve a teljes kimenet, a csatornánkénti teljesítmény, az erősítés hullámzása és a telítettség ellenőrzését.
• Részleges terhelés:csatornákat adnak hozzá vagy távolítanak el, lehetővé téve az automatikus erősítésszabályozást, az automatikus teljesítményszabályozást, a tranziens viselkedést és a túlélő csatornák teljesítmény-kilépéseit.

Veszteség aDWDM MUX/DEMUX, szűrőket, felügyeleti csapokat, csatlakozókat és ROADM-eket kell tartalmazni az erősítő erősítés hozzárendelése előtt. A szivattyú és a jel csatolása a kiválasztott passzív komponenstől is függhet; a webhely útmutatójaoptikai csatoló kiválasztásaelmagyarázza a készülék főbb paramétereit.

Miért nem állítja vissza a kimeneti teljesítmény az OSNR-t?

Minden egyesített erősítő hozzáadja az ASE-t. Egy későbbi erősítő növeli mind a maradék jelet, mind az áteresztősávban már felhalmozódott zajt, majd hozzáadja a saját zajhozzájárulását. A teljes kimeneti teljesítmény növelése kielégítheti a vevő teljesítményigényét, miközben az OSNR elégtelen marad.

Az előerősítő ezért nem tudja visszafordítani az útvonalon korábban felhalmozódott zajt. Zajteljesítménye számít, mert a bemeneti jel már gyenge. Az elosztott Raman javíthatja a hatásos span-zaj viselkedést azáltal, hogy megváltoztatja az erősítés helyét és a jelteljesítmény alakulását a szál mentén, de az előnyt nemlineáris büntetésekkel és a szivattyú viselkedésével kell modellezni.

Maga az átviteli szál is befolyásolja az eredményt. A hagyományos távközlési útvonalak általában OS2 egymódusú kapcsolatot használnak, beleértveOS2 egymódusú patch kábelekberendezés interfészeknél. A szál típusa, a csillapítás, az effektív terület, a diszperzió, a csatlakozó veszteség és a visszaverődések mind belépnek az erősítő tervezésébe.

Amikor a hibrid Raman/EDFA tervezés indokolt

A Raman és az EDFA nem mindig versengő alternatívák. Az elosztott Raman-fokozat erősítést biztosíthat a tartomány mentén, míg az összevont EDFA kompenzálja a csomóponti veszteséget, vagy létrehozza a következő tartományhoz szükséges kimenetet.

Az Optica összehasonlító tanulmányaCsak Raman és Raman plusz EDFA erősítésazt találta, hogy a kombinált architektúra nagyobb tervezési rugalmasságot és jobb teljesítményt biztosíthat a hosszú távú WDM rendszerben. Ez a következtetés építészet-specifikus, nem általános garancia.

Csak akkor használjon hibrid kialakítást, ha a modellezés vagy mérés azt mutatja, hogy a csak EDFA-tartomány nem éri el a szükséges ráhagyást, és a javítás indokolja:

• További szivattyúlézerek és vezérlő hardverek
• Optikai biztonsági vezérlők és automatikus kikapcsolás
• Bonyolultabb nemlineáris és zajelemzés
• További üzembe helyezési és felügyeleti eljárások
• Magasabb energiafogyasztás, karbantartási erőfeszítés és tartalékszükséglet

Koncepcionális kiválasztási példa

Fontolja meg a tervezett többcsatornás C-sávos DWDM-kapcsolatot. Ez egy tervezési módszer, nem pedig egy adott termékre vonatkozó állítás.

1. Építse fel a passzív veszteség költségvetését.Tartalmazza a szálcsillapítást, a csatlakozókat, a toldásokat, a figyelőcsapokat, a szűrőket és a MUX/DEMUX veszteséget.
2. Határozza meg az erősítő szerepét.Döntse el, hogy adóerősítőre, soron belüli erősítésre vagy vevő előerősítőre van szüksége.
3. Számítsa ki az üzemi bemeneti tartományt.Használja a minimális és maximális várható tartományveszteséget és a csatornaterhelési feltételeket.
4. Ellenőrizze a teljes kimeneti igényt.Konvertálja a kívánt csatornánkénti kimenetet teljes WDM-teljesítményre a fenti csatornaszám összefüggés segítségével.
5. Tekintse át a telítettséget és nyerjen egyenletességet.Ellenőrizze, hogy a teljes terhelés nem haladja meg a megadott működési tartományt.
6. Értékelje az OSNR-t.Tartalmazza az adó OSNR-jét, a kaszkádos erősítő zaját, a szűrést, a vevőigényt és a műszaki tartalékot.
7. Kezdje a csak EDFA-val.Ha egy hagyományos architektúra megfelel a kimeneti, OSNR-, tranziens- és margókövetelményeknek, a hozzáadott Raman-bonyolultság nem indokolt.
8. Csak szükség esetén értékelje a hibrid Raman/EDFA-t.Hasonlítsa össze a továbbfejlesztett teljesítményprofilt és a hatékony zajteljesítményt a nemlineáris, biztonsági, működési és költségbüntetésekkel.
9. Ellenőrizze a vevő túlterhelését.Adjon hozzá csillapítást, ahol szükséges, ahelyett, hogy nagyobb optikai teljesítményt feltételezne, mindig előnyös.

FOCC-kszáloptikai csillapító választási útmutatóelmagyarázza, hogy a csillapítási érték, a hullámhossz, a csatlakozó típusa és az alkalmazás hogyan befolyásolja a választást. A rendelkezésre álló komponensformátumok áttekinthetők aszáloptikai csillapító tartomány.

Beszerzési specifikációs sablon

Gyakori kiválasztási hibák