Chọn bộ khuếch đại quang lý tưởng bởi các thuộc tính
Khi mua một bộ khuếch đại quang, chúng ta nên xem xét gì ngoài giá cả? Tất nhiên, đó là chất lượng. Nhưng làm thế nào chúng ta có thể xác định chất lượng tốt hay không? Sau đó nói đến các thuộc tính. Chủ yếu có ba khía cạnh để xem xét theo các thuộc tính của bộ khuếch đại quang.
1. Đạt được, Công suất đầu vào và Công suất đầu ra
Thuộc tính cơ bản nhất của bộ khuếch đại quang là mức tăng hoạt động của nó, là mức mà tín hiệu quang đầu vào được khuếch đại. Độ tăng thường được đo bằng dB và nằm trong khoảng từ 10 đến 30 dB. Mức tăng 10 dB có nghĩa là tín hiệu quang đầu vào được khuếch đại theo hệ số 10, trong khi mức tăng 30 dB có nghĩa là tín hiệu quang đầu vào được khuếch đại bởi hệ số 1000.
Một số bộ khuếch đại được thiết kế để hoạt động ở một mức tăng được cài đặt sẵn, trong khi một số bộ khuếch đại khác có thể hỗ trợ một loạt các giá trị khuếch đại hoạt động, cho phép bộ khuếch đại giải quyết các ứng dụng và chức năng khác nhau. Bên cạnh mức tăng, bộ khuếch đại cũng được đặc trưng bởi dải công suất quang đầu vào và đầu ra được hỗ trợ. Cụ thể, một đặc điểm kỹ thuật chính của bộ khuếch đại là công suất đầu ra tối đa có thể được hỗ trợ, còn được gọi là công suất đầu ra bão hòa. Tham số này thường rất quan trọng trong việc xác định chi phí của bộ khuếch đại.
Nói chung, các bộ khuếch đại quang có thể được phân loại thành một kênh đơn hoặc đa kênh (WDM). Như tên của chúng ngụ ý các bộ khuếch đại kênh đơn được thiết kế để chỉ khuếch đại một kênh quang duy nhất, có thể được đặt ở bất kỳ đâu trong một dải xác định, chẳng hạn như băng tần C (1528 đến 1564nm). Các bộ khuếch đại kênh đơn, ví dụ EDFA băng tần C (Bộ khuếch đại sợi pha tạp Erbium), thường có thể hoạt động trên một phạm vi rộng của hoạt động và yêu cầu mức công suất đầu ra tương đối thấp.
Ngược lại, bộ khuếch đại WDM được thiết kế để hoạt động khi bất kỳ số lượng kênh (trong một băng tần được chỉ định) được đưa vào bộ khuếch đại. Một tính chất quan trọng của bộ khuếch đại WDM là độ phẳng khuếch đại, là biến thể của mức tăng cho các kênh khác nhau. Nếu mức tăng không bằng phẳng, các kênh WDM khác nhau sẽ có mức tăng khác nhau, có thể tích lũy dọc theo một chuỗi các bộ khuếch đại dẫn đến sự không khớp lớn giữa các kênh ở cuối liên kết.
Để duy trì mức tăng phẳng, hầu hết các bộ khuếch đại WDM cấp thấp chỉ hỗ trợ một mức tăng hoạt động duy nhất hoặc phạm vi khuếch đại tương đối hẹp. Bộ khuếch đại WDM cung cấp cả mức tăng phẳng và dải khuếch đại hoạt động lớn đòi hỏi thiết kế phức tạp hơn. Ngoài việc đạt được độ phẳng, các bộ khuếch đại WDM được yêu cầu cung cấp dải công suất đầu vào động lớn, để hỗ trợ các điều kiện đầu vào khác nhau trong đó có thể có bất kỳ số lượng kênh nào từ 1 đến 80. Ngoài ra, để hỗ trợ số lượng kênh tối đa, bộ khuếch đại WDM yêu cầu công suất đầu ra bão hòa tương đối cao, thường là trong khoảng 17 đến 23 dBm.
2. Tiếng ồn
Tất cả các bộ khuếch đại, bao gồm cả bộ khuếch đại quang, giới thiệu nhiễu trong quá trình khuếch đại, do đó tín hiệu đầu ra luôn nhiễu hơn tín hiệu đầu vào. Hiệu suất nhiễu của bộ khuếch đại quang được đặc trưng bởi Hình nhiễu (NF), được định nghĩa là tỷ lệ của Tỷ số tín hiệu / nhiễu (SNR) ở đầu ra của bộ khuếch đại với SNR lý tưởng ở đầu vào. Vì có một mối quan hệ một-một giữa NF của bộ khuếch đại và hiệu suất của một liên kết quang, điều cần thiết là phải giữ mức độ thấp nhất có thể. NF phụ thuộc vào công nghệ được sử dụng cho bộ khuếch đại, cũng như mức tăng, với bộ khuếch đại khuếch đại cao hơn thường có chỉ số NF thấp hơn.
3. Tính chất động
Một tính chất quan trọng khác của bộ khuếch đại quang là phản ứng của chúng đối với những thay đổi động trong công suất đầu vào. Lý tưởng nhất là mức tăng của bộ khuếch đại hoàn toàn không thay đổi khi công suất đầu vào thay đổi, tuy nhiên, điều này là không thể khi bộ khuếch đại hoạt động ở mức hoặc gần công suất ra tối đa. Trong trường hợp này, điều cần thiết là bộ khuếch đại đáp ứng đủ chậm để mức tăng của nó chỉ được xác định bởi công suất đầu vào trung bình và không bị ảnh hưởng bởi những thay đổi nhanh (ví dụ: do điều chế dữ liệu).
Bộ khuếch đại đáp ứng quá nhanh có thể gây ồn và không xử lý tốt nhiều kênh. Điều này là do khi có nhiều kênh, mức tăng của một kênh có thể thay đổi tùy theo các kênh khác có 0 hay 1, ảnh hưởng được gọi là điều chế khuếch đại chéo. Ngay cả khi có một kênh công suất cao duy nhất gần bão hòa, thì biến dạng có thể xảy ra do 0 sẽ có mức tăng khác nhau so với 1.
Mặt khác, ngay cả khi bộ khuếch đại có phản hồi chậm, nó cũng có thể xử lý các thay đổi dài hạn đột ngột trong công suất đầu vào trung bình. Những thay đổi đột ngột như vậy có thể xảy ra, ví dụ do thêm / giảm kênh (đặc biệt là trong các mạng có thể cấu hình lại động) hoặc chuyển mạch bảo vệ và khôi phục. Trong những trường hợp như vậy, bộ khuếch đại có thể gặp phải các biến thể khuếch đại tạm thời lớn (được gọi là chuyển tiếp tạm thời) mà cần phải triệt tiêu càng nhiều càng tốt bởi cơ chế điều khiển bộ khuếch đại. Trong trường hợp không có triệt tiêu tạm thời phù hợp, các quá độ khuếch đại có thể tích lũy qua một chuỗi bộ khuếch đại, dẫn đến công suất lớn và / hoặc SNR tăng ở đầu thu.
Tóm lại, bộ khuếch đại quang lý tưởng nên hỗ trợ hoạt động đa kênh trên dải bước sóng càng rộng càng tốt, cung cấp mức tăng phẳng trên dải khuếch đại động lớn, có công suất đầu ra bão hòa cao, độ nhiễu thấp và triệt tiêu hiệu quả nhất thời. Những đặc tính này cần đạt được trong khi duy trì mức tiêu thụ điện năng thấp, kích thước nhỏ và chi phí thấp. May mắn thay, công nghệ EDFA đã phát triển đến mức có thể cung cấp nhiều tính năng này cùng lúc. Bây giờ bạn đã biết, bộ khuếch đại quang lý tưởng là bộ khuếch đại EDFA.
