Hooman NabovatiSadjad University

Power Amplifiers

Optical amplifier2

مقدمه يك تقويت كننده نوري ابزاري است كه سيگنال نوري را به

طورمستقيم و بدون تبديل آن به الكتريكي تقويت مي كند.

تقويت كننده هاي نوري بسيار ساده تر و ارزانتر از تكرار كننده ها)بازسازنده ها( هستند.

3

کننده مکانهای قرار گرفتن تقویتنوری

تقویت کننده های توان1.

های روی خطکنندهتقویت2.

پیش تقویت قبل از آشکارسازی3.

Optical amplifiers

4Optical Raman Amplifier spring 1386

: پارامترهاي تقويت كننده - بهرهآيدمقدار بهره به طور كلي از رابطه زير بدست مي

g0 مقدار اوج بهره :ώ فرکانس نوری سیگنال تابیده شده :P توان نوری سیگنال تابیده شده :Ps که وابسته به پارامتر fتوان اشباع : T1 ) زمان فلوئورانس تشعشع ( T2 زمان آرامش تجمعی :ώ0 فرکانس انتقال هسته ای :

5Optical Raman Amplifier spring 1386

: پارامترهاي تقويت كننده - بهره

6Optical Raman Amplifier spring 1386

: پارامترهاي تقويت كننده - بهره

7Optical Raman Amplifier spring 1386

نويز تقويت كننده :

گرفتن نظر در :Shot Noiseبا

8

های نوریکنندهانواع تقویت

1. Semiconductor Optical Amplifiers1. Fabry Perot Amplifier2. Traveling Wave Amplifier

2. Raman Effect Amplifier3. Rare earth doped fiber amplifier

Optical amplifiers

Optical amplifier9

ه فعال درfناحی بfه اعمال شود بین دو FPAهنگامfی کfه یfک سfیگنال نوری گردد .وقتي شدت نور از کنندگfی آغاز میرود و عمل تقویتوجه عقب و جلو می

یfک مقدار آسfتانه بیشتfر شود،از وجfه انتهايfي کfه ضریfب بازتابش کمتری دارد خارج مي گردد.

.پهناي باند كمي دارند ضريب انعكاس وجوهR=0.3)كمتر از ديود ليزر(

Fabry-Perot Amplifier(FPA)

Optical amplifier10

Traveling-Wave Amplifier)TWA(دهد و دارای همان ساختار در آن رزنانس رخ نمیFPA است با این تفاوت که

(. سیگنال ورودی 4-10-3-10ضريب انعکاس سطوح آن محدود است)حدودشود. بنابراین طول تقویت میTWAفقط یک بار در هنگام گذشتن از طول

TWA برای تقویت مناسب باید نسبت به FPA.بیشتر باشد پهناي باند خوبBW>30nmومناسب براي سيستم هاي WDM.

Optical amplifier11

:

مزايا) 1650-1250 گستره طول موج هاي كاري وسيع nm(

قیمت پایین با ارزش تولیدی باال

قابليت مجتمع شدن با ديگر اجزا

SOAمزايا و معايب

معايبباال بودن تلفات کوپلنیگ

0.5 حساسيت پالریزاسیون (حدود dB(

ايجاد تداخل بين كانال هاي شديد

نویز فیگر باال

Optical amplifier12

Raman Amplifier

كننده بر اين تقويتاساس پراكندگي رامن

) SRSتحريك شده (كند.عمل مي

تقويت كنندهRaman بايد با يك پرتو شديد

پمپ شود تا گين كافي را فراهم كند.

پرتو سيگنال برايتقويت شدن بايد

فركانسي پايين تر از 13.2(پمپ داشته باشد.

THz(

Optical amplifier13

Raman Amplifier فوتون پمپ شده بخشي از انرژي خود را براي ايجاد

فوتون ديگري با انرژي كمتر درفركانس پايينتر از دست مي دهد. انرژي باقيمانده يك وضعيت ارتعاشي

آورد.هاي سيليكا به وجود ميدر مولكول

Optical amplifier14

Ramanمزاياو معايب تقويت كننده مزايا1650-1250 قابليت استفاده در گستره nm

30 پهناي باند مناسب (يك پمپ nm 90 ، چندين پمپ بيش از nm(

1 نویز فیگر بسيار كم( كمتر ازdB(

معايبتداخل بين كانال ها

توان پمپ باال

Optical amplifier15

REDFA (Rare Earth Doped Fiber Amplifier)

متر به يكي ازعناصر خانواده 10قطعه اي از فيبر را به طول آالييده مي كنيم 71 تا 57النتانيدها با عدد اتمي

اربيم )Erbium(

پرازئوديميم )Praseodymium(

نئو ديميم )Neodymium(

Optical amplifier16

EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier)

بهترين و پركاربردترين

است.REDFAنوع گستره طول موج

1570-1530بين nm را تقويت مي

نمايد به همين علت تقويت كننده مناسبي براي WDMسيستم هاي

است.

Optical amplifier17

EDFAعملكرد 980 بهترين عملكرد وقتي است كه پرتو پمپ در طول موج nm

باشد.

Optical amplifier18

EDFAويژگي هاي بهره يكسان نبودن بهره در همه طول

بلند WDMموج ها در لينك هاي با تعداد زيادي تقويت

80 باkm 3000-2000كننده(تقويت كننده) ايجاد مشكل مي

كند.

Optical amplifier19

EDFAمزاياو معايب مزايا گین باال( حدود dB 50( 100 توان خروجی باال(بيش ازmw( 4 نویز فیگر پایین( حدودdB( 0.1-0.01 حساسیت پالریزاسیون کم حدود dB تلفات جا اندازي كم ها كم و اعو�جاج پايين تداخل بين كانالمنبع پمپ پر بازده

معايبعدم قابليت مجتمع شدن با ساير اجزا ناهمواري طيف بهره

Optical amplifier20

تقويت كننده هاي فيبر آالييده شده 1300nmبه پرازئوديميم كه براي

مناسبند. طول موج پمپ پر بازده

1017nm با ليزر گاليم آرسنيد مي باشد.

12بهره كمي در حدودdB.دارند از شيشه هاي فلوئوريد

استفاده مي (ZBLAN)زيركونيمكنند.

طول عمر حامل بسيار كوتاه (100nsاست. )در حدود

دارند.%4بازده كوانتومي

PDFA)Praseodymium Doped Fiber Amplifier(

Optical amplifier21

NDFA(Neodymium Doped Fiber Amplifier)

1300تقويت كننده هاي فيبر آالييده شده به نئوديميم كه براي باندnm مناسبند.

.بهره بسياركمي دارند 1360-1310گسترهnmدر شيشه هاي فلوئوريد زيركونيم (ZBLAN)

در شيشه هاي سيليكا دارند. 1400nm-1360و 795طول موج هاي پمپ پر بازدهnm810 وnm.مي باشند در حدود( .390طول عمر حامل كوتاه است µs) .وانتومي بسيار پاييني هستندfداراي بازده ك نويز فيگر مناسب است اما نه به خوبيEDFA.

Optical amplifier22

جدول مقايسه سه نوع تقويت كننده

SOA EDFA RAMANGain >30 >40 >25 dB

Wavelength 1250-1650 1530-1570 1250-1650 nm

Bandwidth(3dB) 60 30-60 Pump dependent

nm

Polarization <0.5 0 0 dB

Noise Figure 8 4 1 dB

Pump Power <400 mA 25 dBm >30 dBm

Switchable Yes No No

Size compact rack module

bulk module

Cost competitive medium high

Optical amplifier23

EDFA

SOA

Raman