Wählen Sie unter Eigenschaften die Option Ideale optische Verstärker aus
Was ist beim Kauf eines optischen Verstärkers neben dem Preis zu beachten? Natürlich ist es die Qualität. Aber wie können wir die Qualität gut bestimmen oder nicht? Dann kommt es zu den Eigenschaften. Je nach den Eigenschaften optischer Verstärker sind hauptsächlich drei Aspekte zu berücksichtigen.
1. Verstärkung, Eingangsleistung und Ausgangsleistung
Die grundlegendste Eigenschaft eines optischen Verstärkers ist seine Betriebsverstärkung, dh der Betrag, um den das optische Eingangssignal verstärkt wird. Die Verstärkung wird typischerweise in dB gemessen und liegt im Bereich von 10 bis 30 dB. Eine Verstärkung von 10 dB bedeutet, dass das optische Eingangssignal um den Faktor 10 verstärkt wird, während eine Verstärkung von 30 dB bedeutet, dass das optische Eingangssignal um den Faktor 1000 verstärkt wird.
Einige Verstärker sind für den Betrieb mit einer einzigen voreingestellten Verstärkung ausgelegt, während andere einen Bereich von Betriebsverstärkungswerten unterstützen können, mit denen der Verstärker verschiedene Anwendungen und Funktionen ansprechen kann. Ein Verstärker zeichnet sich neben der Verstärkung auch durch den Bereich der unterstützten optischen Eingangs- und Ausgangsleistungen aus. Eine Schlüsselspezifikation des Verstärkers ist insbesondere die maximal unterstützte Ausgangsleistung, auch als gesättigte Ausgangsleistung bezeichnet. Dieser Parameter ist häufig entscheidend für die Ermittlung der Verstärkerkosten.
Allgemein gesagt können optische Verstärker entweder als einkanalig oder als mehrkanalig (WDM) klassifiziert werden. Wie der Name schon sagt, sind Einkanalverstärker so ausgelegt, dass sie nur einen einzigen optischen Kanal verstärken, der sich an einer beliebigen Stelle innerhalb eines bestimmten Bandes befinden kann, beispielsweise im C-Band (1528 bis 1564 nm). Einkanalverstärker, z. B. der C-Band-EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier), können normalerweise über einen weiten Bereich von Betriebsverstärkungen betrieben werden und erfordern relativ geringe Ausgangsleistungen.
Im Gegensatz dazu ist der WDM-Verstärker so ausgelegt, dass er arbeitet, wenn eine beliebige Anzahl von Kanälen (innerhalb eines bestimmten Bands) in den Verstärker eingegeben wird. Eine wichtige Eigenschaft von WDM-Verstärkern ist die Verstärkungsflachheit, bei der es sich um die Änderung der Verstärkung für verschiedene Kanäle handelt. Wenn die Verstärkung nicht flach ist, haben verschiedene WDM-Kanäle eine unterschiedliche Verstärkung, die sich entlang einer Kette von Verstärkern ansammeln kann, was zu einer großen Fehlanpassung zwischen den Kanälen am Ende der Verbindung führt.
Um eine flache Verstärkung beizubehalten, unterstützen die meisten WDM-Verstärker der unteren Preisklasse nur eine einzige Betriebsverstärkung oder einen relativ engen Verstärkungsbereich. WDM-Verstärker, die sowohl eine flache Verstärkung als auch einen großen Betriebsverstärkungsbereich bieten, erfordern ein komplexeres Design. Zusätzlich zur Verstärkung der Flachheit müssen WDM-Verstärker einen großen dynamischen Eingangsleistungsbereich bereitstellen, um verschiedene Eingangsbedingungen zu unterstützen, bei denen eine beliebige Anzahl von Kanälen von 1 bis 80 vorhanden sein kann. Um die maximale Anzahl von Kanälen zu unterstützen, benötigen WDM-Verstärker außerdem eine relativ hohe Sättigungsausgangsleistung, typischerweise im Bereich von 17 bis 23 dBm.
2. Lärm
Alle Verstärker, einschließlich der optischen Verstärker, verursachen während des Verstärkungsprozesses Rauschen, so dass das Ausgangssignal immer lauter als das Eingangssignal ist. Das Rauschverhalten eines optischen Verstärkers wird durch seine Rauschzahl (NF) charakterisiert, die als Verhältnis des Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR) am Verstärkerausgang zu einem idealen SNR am Eingang definiert ist. Da es eine Eins-zu-Eins-Beziehung zwischen der NF eines Verstärkers und der Leistung einer optischen Verbindung gibt, ist es wichtig, dass die NF so gering wie möglich gehalten wird. Die NF hängt von der für den Verstärker verwendeten Technologie sowie von der Verstärkung ab, wobei Verstärker mit höherer Verstärkung normalerweise eine niedrigere NF aufweisen.
3. Dynamische Eigenschaften
Eine weitere wichtige Eigenschaft von optischen Verstärkern ist ihre Reaktion auf dynamische Änderungen der Eingangsleistung. Idealerweise sollte sich die Verstärkung eines Verstärkers nicht ändern, wenn sich die Eingangsleistung ändert. Dies ist jedoch nicht möglich, wenn der Verstärker mit oder nahe der maximalen Ausgangsleistung arbeitet. In diesem Fall ist es wichtig, dass der Verstärker langsam genug reagiert, damit seine Verstärkung nur durch die durchschnittliche Eingangsleistung bestimmt wird und nicht durch schnelle Änderungen (z. B. aufgrund von Datenmodulation) beeinträchtigt wird.
Verstärker, die zu schnell ansprechen, sind möglicherweise verrauscht und können mehrere Kanäle nicht gut verarbeiten. Dies liegt daran, dass sich bei mehreren Kanälen die Verstärkung eines Kanals ändern kann, je nachdem, ob die anderen Kanäle eine 0 oder 1 haben, was als Cross-Gain-Modulation bezeichnet wird. Selbst wenn es einen einzelnen Hochleistungskanal in der Nähe der Sättigung gibt, kann es zu Verzerrungen kommen, da die Nullen eine andere Verstärkung als die Einsen erfahren.
Andererseits sollte der Verstärker auch dann, wenn er langsam anspricht, in der Lage sein, plötzliche langfristige Änderungen der durchschnittlichen Eingangsleistung zu verarbeiten. Solche plötzlichen Änderungen können beispielsweise aufgrund von Kanal-Add / Drop (insbesondere in dynamisch rekonfigurierbaren Netzwerken) oder Schutz- und Wiederherstellungsumschaltungen auftreten. In solchen Fällen kann es vorkommen, dass der Verstärker große zeitweilige Verstärkungsschwankungen (sogenannte "Transienten") aufweist, die durch den Verstärkersteuerungsmechanismus so weit wie möglich unterdrückt werden müssen. Wenn keine geeignete transiente Unterdrückung vorhanden ist, können sich die Verstärkungstransienten über eine Verstärkerkette ansammeln, was zu großer Leistung und / oder SNR-Stößen am Empfänger führt.
Zusammenfassend sollte der ideale optische Verstärker einen Mehrkanalbetrieb über ein möglichst breites Wellenlängenband unterstützen, eine flache Verstärkung über einen großen dynamischen Verstärkungsbereich bereitstellen, eine hohe Sättigungsausgangsleistung, ein geringes Rauschen und eine wirksame Unterdrückung von Transienten aufweisen. Diese Eigenschaften sollten erreicht werden, während ein geringer Stromverbrauch, eine geringe Größe und niedrige Kosten aufrechterhalten werden. Glücklicherweise ist die EDFA-Technologie so weit fortgeschritten, dass viele dieser Funktionen gleichzeitig bereitgestellt werden können. Nun wissen Sie, der ideale optische Verstärker ist der EDFA-Verstärker.
