230 likes | 596 Views
Power Amplifiers. Hooman Nabovati Sadjad University. 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(باز سازنده ها) هستند. مکانهای قرار گرفتن تقویتکننده نوری .
E N D
Power Amplifiers Hooman Nabovati Sadjad University
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(باز سازنده ها) هستند. Optical amplifier
مکانهای قرار گرفتن تقویتکننده نوری • تقویت کننده های توان • تقویتکنندههای روی خط • پیش تقویت قبل از آشکارسازی Optical amplifiers
پارامترهاي تقويت كننده - بهره : • مقدار بهره به طور كلي از رابطه زير بدست ميآيد • g0: مقدار اوج بهره • ώ: فرکانس نوری سیگنال تابیده شده • P: توان نوری سیگنال تابیده شده • Ps : توان اشباع که وابسته به پارامتر T1 ( زمان فلوئورانس تشعشع ) • T2 : زمان آرامش تجمعی • ώ0: فرکانس انتقال هسته ای Optical Raman Amplifier spring 1386
پارامترهاي تقويت كننده - بهره : Optical Raman Amplifier spring 1386
پارامترهاي تقويت كننده - بهره : Optical Raman Amplifier spring 1386
نويز تقويت كننده : • با در نظر گرفتن Shot Noise : Optical Raman Amplifier spring 1386
انواع تقویتکنندههای نوری • Semiconductor Optical Amplifiers • Fabry Perot Amplifier • Traveling Wave Amplifier • Raman Effect Amplifier • Rare earth doped fiber amplifier Optical amplifiers
Fabry-Perot Amplifier(FPA) • هنگامی که یک سیگنال نوری به ناحیه فعال در FPA اعمال شود بین دو وجه عقب و جلو میرود و عمل تقویتکنندگی آغاز میگردد .وقتي شدت نور از یک مقدار آستانه بیشتر شود،از وجه انتهايي که ضریب بازتابش کمتری دارد خارج مي گردد. • پهناي باند كمي دارند. • ضريب انعكاس وجوه R=0.3 (كمتر از ديود ليزر) Optical amplifier
Traveling-Wave Amplifier(TWA) • در آن رزنانس رخ نمیدهد و دارای همان ساختار FPA است با این تفاوت که ضريب انعکاس سطوح آن محدود است(حدود10-3-10-4 ). سیگنال ورودی فقط یک بار در هنگام گذشتن از طول TWA تقویت میشود. بنابراین طول TWA برای تقویت مناسب باید نسبت به FPA بیشتر باشد. • پهناي باند خوبBW>30nm ومناسب براي سيستم هايWDM . Optical amplifier
مزايا و معايب SOA • مزايا • گستره طول موج هاي كاري وسيع (1250-1650 nm) • قیمت پایین با ارزش تولیدی بالا • قابليت مجتمع شدن با ديگر اجزا : • معايب • بالا بودن تلفات کوپلنیگ • حساسيت پلاریزاسیون (حدود0.5 dB ) • ايجاد تداخل بين كانال هاي شديد • نویز فیگر بالا Optical amplifier
Raman Amplifier • اين تقويتكننده بر اساس پراكندگي رامن تحريك شده (SRS) عمل ميكند. • تقويت كننده Raman بايد با يك پرتو شديد پمپ شود تا گين كافي را فراهم كند. • پرتو سيگنال براي تقويت شدن بايد فركانسي پايين تر از پمپ داشته باشد.(13.2 THz) Optical amplifier
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 در مولكولهاي سيليكا به وجود ميآورد. Optical amplifier
مزاياو معايب تقويت كننده Raman • مزايا • قابليت استفاده در گستره1250-1650 nm • پهناي باند مناسب (يك پمپ30nm ، چندين پمپ بيش از 90 nm ) • نویز فیگر بسيار كم( كمتر از 1dB ) • معايب • تداخل بين كانال ها • توان پمپ بالا Optical amplifier
REDFA (Rare Earth Doped Fiber Amplifier) • قطعه اي از فيبر را به طول 10 متر به يكي ازعناصر خانواده لانتانيدها با عدد اتمي 57 تا 71آلاييده مي كنيم • اربيم (Erbium) • پرازئوديميم (Praseodymium) • نئو ديميم (Neodymium) Optical amplifier
EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) • بهترين و پركاربردترين نوعREDFA است. • گستره طول موج بين 1530-1570 nm را تقويت مي نمايد به همين علت تقويت كننده مناسبي براي سيستم هاي WDM است. Optical amplifier
عملكرد EDFA • بهترين عملكرد وقتي است كه پرتو پمپ در طول موج 980 nm باشد. Optical amplifier
ويژگي هاي بهره EDFA • يكسان نبودن بهره در همه طول موج ها در لينك هاي WDM بلند با تعداد زيادي تقويت كننده(2000-3000 km با80 تقويت كننده) ايجاد مشكل مي كند. Optical amplifier
مزاياو معايب EDFA • مزايا • گین بالا( حدود dB50 ) • توان خروجی بالا(بيش از 100mw) • نویز فیگر پایین( حدود 4dB ) • حساسیت پلاریزاسیون کم حدود0.01-0.1 dB • تلفات جا اندازي كم • تداخل بين كانالها كم و اعوجاج پايين • منبع پمپ پر بازده • معايب • عدم قابليت مجتمع شدن با ساير اجزا • ناهمواري طيف بهره Optical amplifier
PDFA(Praseodymium Doped Fiber Amplifier) • تقويت كننده هاي فيبر آلاييده شده به پرازئوديميم كه براي 1300nm مناسبند. • طول موج پمپ پر بازده 1017nm با ليزر گاليم آرسنيد مي باشد. • بهره كمي در حدود 12dB دارند. • از شيشه هاي فلوئوريد زيركونيم(ZBLAN) استفاده مي كنند. • طول عمر حامل بسيار كوتاه است. (در حدود 100ns ) • بازده كوانتومي 4% دارند. Optical amplifier
NDFA(Neodymium Doped Fiber Amplifier) • تقويت كننده هاي فيبر آلاييده شده به نئوديميم كه براي باند 1300nm مناسبند. • بهره بسياركمي دارند. • گستره 1310-1360nm در شيشه هاي فلوئوريد زيركونيم(ZBLAN) و1360-1400nm در شيشه هاي سيليكا دارند. • طول موج هاي پمپ پر بازده 795nm و810nm مي باشند. • طول عمر حامل كوتاه است. (در حدود 390 µs ) • داراي بازده كوانتومي بسيار پاييني هستند. • نويز فيگر مناسب است اما نه به خوبي EDFA . Optical amplifier
جدول مقايسه سه نوع تقويت كننده Optical amplifier
EDFA Raman SOA Optical amplifier