Speciale instructies voor erbium-gedoteerde vezelversterker (EDFA optische versterker)

Speciale instructies voor erbium-gedoteerde vezelversterker(EDFA optische versterker)
U heeft een aankoop gedaanerbium-gedoteerde vezelversterker(EDFA optische versterker) met een specificatie van 30 dB versterking en een verzadigingsuitgangsvermogen van +20 dBm.
Sluit een 0dBm-ingangslampje aan en lees een uitgang van +27dBm af. Je kunt berekenen dat 30-3=27, dus de versterking is geen probleem.
Maar wat als je -20 dBm invoert? De nominale versterking van 30 dB betekent dat de uitvoer +10 dBm zou moeten zijn, maar de daadwerkelijke meting is slechts +7 dBm – maar liefst 3 dB minder. Dit is geen kwaliteitsprobleem. 30 dB is de kleine signaalversterking, terwijl ASE-ruis en de ruisfactor je versterking verminderen. Sterker nog, de gemeten versterking ligt vaak onder de nominale versterking, wat duidelijk maakt dat dit fenomeen geen kwaliteitsprobleem van de apparatuur is, maar eerder wordt bepaald door het werkingsmechanisme van de versterker.

Versterking bij kleine signalen ≠ werkelijke versterking:

1. Kerntegenstrijdigheid: De versterking die op het specificatieblad staat vermeld (bijv. 30 dB) is een versterking voor kleine signalen. Dit is de ideale meetwaarde wanneer het ingangssignaalvermogen zeer laag is (bijv. -20 tot -30 dBm) en bij het nominale pompvermogen. Dit is niet gelijk aan de werkelijke versterking wanneer het ingangssignaalvermogen in de praktijk hoog is.
2. De belangrijkste reden voor de afname van de winst:
2.1 Versterkingsverzadiging: Naarmate het vermogen van het ingangssignaal toeneemt, raakt de EDFAOptische versterkerkomt in het verzadigingsgebied terecht, waardoor de versterking afneemt vanaf de maximale waarde.
2.2 Afleiding van ASE-ruis: Versterkte spontane emissie (ASE)-ruis concurreert met signaallicht en verbruikt een beperkt pompvermogen. Hoe sterker de ASE-ruis, hoe lager de effectieve versterking die wordt gebruikt om signaallicht te versterken. Dit is een van de belangrijkste redenen waarom de gemeten versterking lager is dan de nominale waarde.
2.3 Kwantitatieve relatie: Hoe hoger het ingangssignaalvermogen, hoe groter de compressie van de werkelijke versterking (G_actual) ten opzichte van de versterking bij kleine signalen (G_small). De compressie is voornamelijk afkomstig van verzadigingscompressie (ΔG_sat) en de versterking door ASE-ruisverbruik (ΔG_ASE). Bijvoorbeeld, wanneer het ingangsvermogen 0 dBm is, is het gebruikelijk dat de gemeten versterking meer dan 3 dB lager is dan de nominale waarde.
3. Suggesties voor de ingenieurspraktijk:
3.1 Linkbudget: Bij de berekening van een klein signaal mag de signaalversterking niet direct worden gebruikt, maar dient een realistischere linkbudgetformule te worden gehanteerd:
P_out ≈ P_in+G_small-NF-3dB (veiligheidsmarge)
Daarbij is NF de ruisfactor (typische waarde 4-6 dB).
3.2 Omgekeerde kalibratie: Als het gemeten uitgangsvermogen niet overeenkomt met het budget volgens de formule, kan de formule worden gebruikt om de werkelijke ruisfactor (NF) van het systeem omgekeerd te berekenen, waardoor een nauwkeuriger ontwerp en kalibratie van de verbinding mogelijk wordt.

Conclusie: Bij het evalueren en gebruiken vanEDFABij optische versterkers moeten ingenieurs letten op het vermogen van het ingangssignaal en de eigenschappen van versterkingscompressie onder hoge signaalomstandigheden begrijpen. Bij het ontwerpen van de verbinding moet de vermogensbegroting gebaseerd zijn op het werkelijke ingangsvermogen en technische formules die rekening houden met de ruisfactor en de veiligheidsmarge, in plaats van simpelweg te vertrouwen op de nominale waarde van de kleinsignaalversterking op het specificatieblad. Nadat u de EDFA-optische versterker hebt ontvangen, moet u eerst het ingangsvermogen opvragen en vervolgens de formule voor de vermogensbegroting gebruiken om het verwachte uitgangsvermogen te berekenen. Gebruik de kleinsignaalversterking niet voor de volledige vermogensbegroting.