רשתות אופטיות סיבים יוצרים את עמוד השדרה של התקשורת הגלובלית המודרנית, נושאת כמויות עצומות של נתונים על פני יבשות ותחת האוקיינוסים.התועלת הבסיסית של סיבים אופטיים - אות נמוכה של הרדמה - עדיין משאיר אתגר קריטי: לאחר נסיעה של עשרות או מאות קילומטרים, האות האופטי נחלש לרמה שבה לא ניתן עוד לזהות פתרונות מוקדמים לא משמעותיים.

מה הם מגברים אופטיים?

מגבר אופטי הם מכשירים אשר מגבירים את העוצמה של אות אופטית נסיעה דרך סיבים.הם עובדים על העיקרון של FLT:0stimulated פליטה FLT:1, אותו אפקט פיזי המשמש לייזרים.בשלב אופטי טיפוסי, אורך קצר של סיבים הוא עשה עם תאורה נדירה (רוב erb) והוא מוחזר על ידי מגבר לייזר מסוים, כך גם אם זה עובר זרם הדם).

(ההגדלה אופטית מאופיינת בפרמטרים כגון:0)gainFLT:1 (יחס של תפוקה לעוצמה קלט), FLT:2noise FigcioFLT 3: (מדד של כמה רעש מוסיף המגבר), ומאגד בין רמות רוחב פס של 4gain:5 (טווח של אורכי גל על אשר הוא יעיל עבור ספירת אורכי ארוך מאוד, במיוחד אם הוא מקבל רמה 3 של רעשים קריטי של .

סוגים מרכזיים של מגבר אופטי

Erbium-Doped סיבים Amplifiers (EDFA)

(הופנה מהדף ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

רמן Amplifier

(הופנה מהדף ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

מגברים אופטיים (SOA)

(הופנה מהדף SOAs) הם מכשירים קומפקטיים המבוססים על שבבים של לייזר (הופנה מהדף SOAT) אשר משתמשים ב- SOAT מקבל משאבה בינונית על ידי זרם חשמלי, SOAS יכול להגביר אותות על רוחב פס רחב (עד 100 nm או יותר) ויכולים להשתלב עם רכיבים פוטוניים אחרים על שבב.

כיצד מגבר אופטי מגיע לרשת

התפקיד הבסיסי של מגבר אופטי הוא להתגבר על:0 (attenuation FOVA) 1LT - אובדן כוח האות כאור נע דרך הסיבים.ללא הדגימה, סיבים טיפוסיים חד-פעמיים יש עלייה של כ-0.2 מ"מ / מ"מ בפס C-פסיפי (עבור סיבים נמוכים מודרניים).

על ידי הגדלת האות באופן אופטי, מגבר מבטל את הצורך בגני חשמל בכל אתר ביניים. a regenerator חייב להמיר את האות האופטי לחשמל, לעבד אותו, ולארגן מחדש אות אופטי נקי - יחידות אלה יקרות, כוח-hungry, ו-i-Per-Per-of-aducical amplifiers, לעומת זאת, הן שקוף לתבנית הנתונים והמודולציה, כך שאותן יחידות הן יכולות להיות 10/Ghas, אפילו להחליף אותות תפעוליים של 100 מעלות/Gifexrepers, או יותר מדגמימים, אך ורק ב-Gifexitects.

מספר המגברים שניתן לעגל מוגבל על ידי פליטה ספונטנית (ASE) רעשים מרעיש 1 (ASE) , כל מגבר מוסיף רעש ASE, אשר מצטבר לאורך השרשרת ובסופו של דבר מדגימה את יחס האות-לא-אין (SNR) עד לנקודה שבה שיעור השגיאה הופך לבלתי מתקבל על הדעת.

יישומים קריטיים של Amplifiers אופטיים

כבלים תת-קרקעיים

(כבלים אופטיים של צוללת) הם המבחן האולטימטיבי של ביצועים אופטיים של מגבר (הכבלים האלה משתרעים על פני האוקיינוס, המחבר יבשות עם קישורים שיכולים להיות מעל 15,000 ק"מ ארוכים.כל כבל משתמש במערךים של EDFAs ולעתים קרובות משאבות ראמן שוכנו בקריפטציה בלחץ, חוזר של כוח ללא הגבלת זמן גבוהה של 50 עד 100 ק"מ, כדי כך, המגבר חייב לפעול באופן אמין במשך 25 שנים ב-R של תאים נמוכים ביותר, כאשר הם מסוגלים לתקן את רמות מסחר אלקטרוניות נמוכה מאוד, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, בטווח הארוך ביותר, כלומר, כלומר, כלומר, בין היתר, בטווח הארוך ביותר, בין היתר, בין היתר, בין היתר, ל- 10 עד 100 ק"מ- 10 עד 100 ק"מ-עשרים, כדי להשיג נתונים של מערכות מסחר אלקטרוניות נמוכה ביותר, בין היתר, בין היתר, בין היתר, בין היתר, בין היתר, בין היתר, בין היתר, כדי להשיג מחדש של 50 עד 100 ק"מ- 100 ק"מ- 100 ק"מ- 100 ק"מ- 100 ק"מ- 100 ק"מ- 100

רשתות ארוכות-הול טרסטרימליות

(בארץ, רשתות סיבים ארוכי טווח מתחברות לערים, למרכזי נתונים ועמודי גב לאומיים.מגבר אופטי משמשים בשני תצורה משותפת: FLT:0inline amplifiersFLT:1 לאורך המסלול, ו-FLT:2Fifiers ראשי תיבות של GLT3, לפני המקלט, קישורים לעתים קרובות חוצה אלפי קילומטרים ו-FLT) עם שינויים קלים, למרות שינויים קלים (Fulating) עם שינויים קלים, כולל קיבולת גבוהה יותר) עם שינויים קלים (מספקים).

מרכז המידע (DCI)

כמו מחשוב ענן ו- AI עומסים הביקוש רוחב פס גבוה יותר בין מרכזי נתונים, מגבר אופטי הפכו חיוני במערכות DCI. מרחקים בין מרכזי נתונים יכולים לנוע בין כמה קילומטרים למאות קילומטרים.עבור קישורים יותר מ -40 ק"מ, הגברה בקונטית נדרשת כדי להימנע ממיזוגים.

יתרונות ומגבלות של מגבר אופטי

יתרונות

  • (FLT:0) Cost-יעילות: FLT:1 על ידי החלפת מגני מזון יקרים, מגבר אופטי מוריד באופן דרסטי את העלות של חד-ממדית של מערכות סיבים ארוכים. a one amplifier יכול לתמוך אורכי גל רבים בו-זמנית.
  • (ב) קיבולת גבוהה:0) ,Emplifiers לפעול על פני טווחי גל רחב, המאפשרת מספר רב של גלי אורך גל צפופה (DWDM) עם עשרות או מאות ערוצים.
  • (FLT:0) ,Format-agnostic:FLT:1; הגדלה האופטית פועלת לכל פורמט מודולציה (QPSK, 16-QAM וכו ') וכל שיעור בודה, מה שהופך את רשתות שדרוגים פשוט.
  • (FLT:0) תחזוקה: 1FLT:1 , EDFAs הם מכשירים מוצקים עם מעט חלקים נעים; הם יכולים לפעול במשך שנים ללא התערבות, במיוחד בסביבות צוללות.
  • (FLT:0)Low latency:FLT:1 בשונה מהתחדשות חשמלית, המציגה עיכוב עיבוד, הגברה אופטית מוסיפה עצלות רשלנית - גורם קריטי למסחר פיננסי ויישומים בזמן אמת.

הגבלות

  • (ב) רעש:0 (ASE רעש:0) 1 כל מגבר מוסיף רעש, והרעש הזה מצטבר לאורך קדמיית, ובסופו של דבר מגביל את ההשגה המקסימלית.
  • (FLT:0Gain non-נפח:FLT:1) רווח של EDFA משתנה עם אורך גל. במערכת WDM עם ערוצים רבים, ערוצי אורך הגל הארוך עשויים לקבל פחות רווח מאשר הערוצים הקצרים יותר באורך הגל.
  • (FLT:0) השפעות לא ליניאריות: כוח אופטי גבוה בתוך הסיבים (במיוחד לאחר הגדלה) יכול לגרום לתופעות לא ליניאריות כגון שילוב של ארבעה גלים, פשטות עצמית, ומודולציה חוצה-phase.
  • (ב) אם כוח הקלט הכולל הופך גבוה מדי, רווחו של המגבר עשוי להשתחוות, צמצום יכולתו להגביר את אותותיו החלשים.
  • (FLT:0) רוחב פס לטיפוס מגבר: אנדרל 1 (IFLT:1), בעוד EDFAs מכסה C- ו- L-bands, הם אינם מגבירים את ה-S-band (1460-1530 nm) ביעילות.

פיתוח עתידי ב-Amplification אופטי

טכנולוגיית המגבר האופטימית ממשיכה להתפתח כדי לענות על הדרישות של תעבורת נתונים אי פעם.כמה מגמות מפתח מעצבות את הדור הבא של מגבר:

אולטרה-וריד פס Amplification

(המערכות המסחריות הנוכחיות בדרך כלל משתמשות ב- C-band (כ-4.8 THz של ספקטרום אופטי) ולעיתים חוקרי L-band עובדים על מגברים שיכולים לכסות את ה-FLT:0S-bandearFLT:1 (1460-1530 nm), FLT:2C-bandLT3, ו-FLT-4L-bandal:5 במקביל, מציעות רוחב פס רחב יותר (R) של מוליכים למחצה, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, כולל אתגרים נוספים (R) ו-R)

מערכות ההגדלה ההיברידיות

שילוב EDFAs עם הדגימה מבוזרת של ראמן כבר נפוץ בכבלי צוללות.מערכות עתידיות ישלבו תוכניות היברידיות מתוחכמות יותר, כגון FLT:0EDFA + Raman + parametric amplificationFLT:1 באמצעות סיבים מאוד לא ליניאריים.היברידיים אלה יכולים להשיג מספרי רעש קרוב יותר ל 3B מעבר לחלון השידור כולו ולאפשר העברת מרחקי שיא מעבר ל-20,000 ק"מ, בנוסף, שילוב של חומרים אופטיים, עם רכיבי חשמל אופטיים אחרים.

חטיבת החלל (SDM) ו- Multicore סיבים

כדי להתגבר על הגבולות התיאורטיים של סיבים חד-מיים, החוקרים חוקרים לחקור את ה-FLT:0space division multiplexing (SDM)scaleFLT:1 באמצעות סיבים מרובים או כמה-מדומים (סימולים) עבור SDM חייב להיות מסוגל להגדיל ערוצים מרובים באותו זמן.

התחדשות כללית

בעוד מגבר אופטי מגביר את הכוח, הם לא להסיר רעש או עיוות גלפור. All-אופטי מחדש אדנג'ר אופטית (FLT:1), מנסים לנקות את האות על ידי עיצוב מחדש וזיכרון אותו בתחום אופטי, ללא המרה חשמלית.הגישות הנוכחיות משתמשות באפקטים לא ליניאריים או מעגלי פוטוניקה המשולבים כדי לבצע 2R (הגברה, לעצב מחדש) או לשנות את כל ההחלמה, אך ורק מחדש של מערכות הפעלה מחדש של התחדשות האופטית, אך ורק באופן דרמטי, אך ורק לאחר מכן, כולל שיפור דרמטי של רעשים).

מסקנה

מגבר אופטי הם טכנולוגיה של אבני דרך של רשתות אופטיות סיבים מודרניים.על ידי מתן אותות לנסוע אלפי קילומטרים ללא חידוש חשמלי, הם הפכו את האינטרנט הגלובלי, קישורים נתונים בין יבשתיים, ושירותי ענן במהירות גבוהה.פיתוח EDFAs בשנות ה-90 היה פריצת דרך המאפשרת מערכות WDM וצוללות לשגשג, וכיום מגבר היברידית ומגברי טווחי לחץ, בעוד שהשפעות שליליות של מערכות וקיבולת של צמיחה, הן יכולות גמישות, כמו גם יכולות צמיחה, וכן הלאה, כמו גם יכולות צמיחה, כמו גם יכולות מבטיחות, ואפקטים של צמיחה, ואפקטים, ואפקטים של צמיחה, כמו גם יכולות גמישות, ומגבלות של צמיחה, כמו גם יכולות מבטיחות של מערכות WDM, כמו גם יכולות מבטיחות, וצוללות, ומגבלות צמיחה, וצוללות, ושגשוג, ואפקטים, ואפקטים של צמיחה, ואפקטים של צמיחה, וצוללות, הן יכולות צמיחה, כמו גם יכולות מבטיחות, ואפקטים של צמיחה בלתי יעילות, ומגבלות צמיחה, כמו גם יכולות מבטיחות, כמו גם יכולות מבטיחות, כמו גם יכולות מבטיחות, כמו גם יכולות מבטיחות, כמו גם יכולות מבטיחות, כמו גם יכולות גמישות, כמו גם יכולות מבטיחות, ומגבלות צמיחה בלתי יעילות של מערכות W

מקור:0 (ב) 1

  • (ב) ⁇ (בתרגום חופשי:0)
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ : מה זה EDFA?
  • (ב) ,0) ,Journal of Lightwave Technology - מחקר על תכונות אופטיות (Olyative AmplifiersFillo)