แอมพลิฟายเออร์ออปติคัลปรับปรุงประสิทธิภาพของเส้นใยออพติคอลโหมดเดี่ยวได้อย่างไร

ในภูมิทัศน์ที่เปลี่ยนแปลงไปของการสื่อสารโทรคมนาคมเส้นใยออปติคัลโหมดเดี่ยวโหมดเดี่ยวได้กลายเป็นกระดูกสันหลังของการส่งข้อมูลระยะทางสูง - ระยะยาว ในฐานะซัพพลายเออร์ของเส้นใยออปติคัลโหมดเดี่ยวฉันได้เห็นบทบาทที่สำคัญโดยตรงว่าเส้นใยเหล่านี้เล่นในระบบการสื่อสารที่ทันสมัย อย่างไรก็ตามประสิทธิภาพของเส้นใยออปติคัลโหมดเดี่ยวสามารถปรับปรุงได้อย่างมีนัยสำคัญด้วยการใช้แอมพลิฟายเออร์ออปติคัล ในบล็อกนี้เราจะสำรวจว่าแอมพลิฟายเออร์ออปติคัลปรับปรุงประสิทธิภาพของเส้นใยออปติคัลโหมดเดี่ยวได้อย่างไร

ทำความเข้าใจกับเส้นใยออปติคัลโหมดเดี่ยว

เส้นใยออปติคัลโหมดเดี่ยว - โหมดได้รับการออกแบบมาเพื่อส่งสัญญาณไฟตามเส้นทางเดียวหรือโหมด พวกมันมีลักษณะเป็นเส้นผ่านศูนย์กลางแกนขนาดเล็กโดยทั่วไปประมาณ 8 - 10 ไมโครเมตรซึ่งช่วยให้สามารถส่งข้อมูลในระยะทางไกลโดยมีการสูญเสียสัญญาณและการกระจายตัวน้อยที่สุด เส้นใยเหล่านี้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในแอพพลิเคชั่นเช่นการสื่อสารโทรคมนาคมระยะยาว, อินเทอร์เน็ตความเร็วสูงและศูนย์ข้อมูล

เรานำเสนอช่วงของเส้นใยออปติคัลโหมดเดี่ยวเพื่อตอบสนองความต้องการของลูกค้าที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่นไฟล์G.652D จุดสูงสุดของน้ำต่ำไม่กระจายเส้นใยโหมดเดี่ยวเปลี่ยนเป็นตัวเลือกยอดนิยมสำหรับแอปพลิเคชันการสื่อสารโทรคมนาคมทั่วไป มันมีการลดทอนต่ำในหน้าต่างความยาวคลื่น 1310 nm และ 1550 nm ทำให้เหมาะสำหรับการส่งสัญญาณระยะสั้นและระยะยาว

ที่G.655 พื้นที่ที่มีประสิทธิภาพขนาดใหญ่ไม่ใช่ศูนย์กระจายไฟเบอร์โหมดเดี่ยวถูกออกแบบมาสำหรับระบบสูง - บิต - ยาว - ระบบลาก มันมีพื้นที่ที่มีประสิทธิภาพขนาดใหญ่ซึ่งจะช่วยลดผลกระทบเชิงเส้นที่ไม่เป็นเส้นตรงเช่นการมอดูเลตเฟสด้วยตนเองและการผสมคลื่นสี่ - และการกระจายที่ไม่ใช่ศูนย์ที่ 1550 นาโนเมตรเพื่อยับยั้งการกระเจิงของ Brillouin ที่ถูกกระตุ้น

ที่G.657.B3 Ultra Bend Insensitive Single Mode Optical Fiberเหมาะอย่างยิ่งสำหรับเครือข่ายการเข้าถึงและการสร้างสายเคเบิล มันสามารถทนต่อการโค้งงอแน่นโดยไม่สูญเสียสัญญาณอย่างมีนัยสำคัญทำให้ง่ายต่อการติดตั้งในพื้นที่ จำกัด

ความท้าทายในการส่งเส้นใยออพติคอลโหมดเดี่ยว

แม้จะมีข้อได้เปรียบมากมาย แต่เส้นใยออพติคอลโหมดเดี่ยวต้องเผชิญกับความท้าทายหลายประการในการส่งผ่านระยะไกล หนึ่งในความท้าทายหลักคือการลดทอนสัญญาณซึ่งคือการสูญเสียพลังสัญญาณขณะที่มันเดินทางผ่านเส้นใย การลดทอนเกิดจากปัจจัยต่าง ๆ รวมถึงการดูดซึมการกระเจิงและการสูญเสียการดัดงอ เมื่อสัญญาณเคลื่อนที่ต่อไปพลังงานก็จะลดลงและในที่สุดมันอาจอ่อนแอเกินไปที่จะตรวจพบได้อย่างถูกต้องเมื่อสิ้นสุดเครื่องรับ

ความท้าทายอีกประการหนึ่งคือการกระจายตัว การกระจายตัวทำให้ส่วนประกอบที่แตกต่างกันของสัญญาณแสงในการเดินทางด้วยความเร็วที่แตกต่างกันซึ่งนำไปสู่การแพร่กระจายของสัญญาณเมื่อเวลาผ่านไป สิ่งนี้สามารถทำให้เกิดการรบกวนระหว่างสัญลักษณ์ (ISI) ในระบบอัตราสูง - บิต - ซึ่งสัญลักษณ์อาจทับซ้อนกันและทำให้เป็นเรื่องยากสำหรับตัวรับสัญญาณที่จะแยกแยะความแตกต่างระหว่างพวกเขา

แอมพลิฟายเออร์ออปติคัลทำงานอย่างไร

แอมพลิฟายเออร์ออปติคัลเป็นอุปกรณ์ที่ขยายสัญญาณออพติคอลโดยตรงโดยไม่จำเป็นต้องใช้การแปลงด้วยแสง - ถึง - ไฟฟ้าและไฟฟ้า - ถึง - การแปลงด้วยแสง พวกเขาทำงานตามหลักการของการปล่อยมลพิษซึ่งได้รับการเสนอครั้งแรกโดย Albert Einstein ในปี 1917

ในแอมพลิฟายเออร์ออปติคัลใช้ตัวกลางที่ได้รับซึ่งมักจะเป็นเส้นใยเจือเช่น Erbium - Doped Fiber (EDF) สำหรับการขยายสัญญาณในแถบความยาวคลื่น 1550 นาโนเมตร ตัวกลางที่ได้รับจะถูกสูบด้วยเลเซอร์พลังงานสูงซึ่งกระตุ้นไอออนเจือปนให้อยู่ในระดับพลังงานที่สูงขึ้น เมื่อสัญญาณออปติคัลที่เข้ามาผ่านสื่อ Gain มันจะกระตุ้นไอออนที่ตื่นเต้นเพื่อปล่อยโฟตอนที่อยู่ในเฟสและมีความยาวคลื่นเช่นเดียวกับสัญญาณที่เข้ามา สิ่งนี้ส่งผลให้การขยายสัญญาณ

การปรับปรุงความแรงของสัญญาณ

หนึ่งในวิธีที่สำคัญที่สุดของแอมพลิฟายเออร์ออปติคัลปรับปรุงประสิทธิภาพของเส้นใยออปติคัลโหมดเดี่ยวคือการเพิ่มความแรงของสัญญาณ ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้การลดทอนสัญญาณเป็นปัญหาสำคัญในการส่งแสงไฟเบอร์ออปติกระยะไกล หากไม่มีการขยายกำลังไฟจะลดลงถึงระดับที่ไม่สามารถตรวจพบได้อย่างถูกต้อง จำกัด ระยะการส่งสัญญาณ

แอมพลิฟายเออร์ออปติคัลสามารถวางไว้ในช่วงเวลาปกติตามแนวลิงก์ไฟเบอร์ออปติกเพื่อชดเชยการสูญเสียสัญญาณ ตัวอย่างเช่นในระบบการสื่อสารโทรคมนาคมระยะยาว, แอมพลิฟายเออร์ไฟเบอร์ที่เจือด้วยเจือ (EDFAs) มักใช้เพื่อขยายสัญญาณในแถบความยาวคลื่น 1,550 นาโนเมตรซึ่งเป็นหน้าต่างการสูญเสียต่ำสำหรับเส้นใยออพติคอลโหมดเดี่ยว โดยการขยายสัญญาณในช่วงเวลาที่เหมาะสมระยะการส่งสามารถขยายได้อย่างมีนัยสำคัญ

ลดผลกระทบการกระจายตัว

แอมพลิฟายเออร์ออปติคัลยังสามารถช่วยลดผลกระทบของการกระจายตัว ในบางกรณีการกระจาย - การชดเชยเส้นใย (DCFs) สามารถใช้ร่วมกับแอมพลิฟายเออร์ออปติคัล DCFs มีค่าการกระจายตัวเชิงลบซึ่งสามารถใช้เพื่อต่อต้านการกระจายตัวเชิงบวกของเส้นใยการส่งสัญญาณ

แอมพลิฟายเออร์ออปติคัลสามารถใช้เพื่อเพิ่มพลังสัญญาณหลังจากผ่าน DCF ซึ่งอาจมีการลดทอนบางอย่าง การรวมกันของการชดเชยการกระจายและการขยายนี้ช่วยรักษาคุณภาพของสัญญาณในระยะทางไกลและในอัตราที่สูง

การเปิดใช้งานการแบ่งความยาวคลื่น (WDM)

การแบ่งช่วงความยาวคลื่นมัลติเพล็กซิ่ง (WDM) เป็นเทคนิคที่ช่วยให้สัญญาณออปติคัลหลายแห่งของความยาวคลื่นที่แตกต่างกันสามารถส่งไปพร้อมกันผ่านเส้นใยออพติคอลเดี่ยว สิ่งนี้จะเพิ่มความสามารถของลิงค์ใยแก้วนำแสงอย่างมีนัยสำคัญ

แอมพลิฟายเออร์ออปติคัลมีบทบาทสำคัญในระบบ WDM เนื่องจากความยาวคลื่นที่แตกต่างกันอาจประสบกับการลดทอนในระดับที่แตกต่างกันในไฟเบอร์แอมพลิฟายเออร์ออปติคัลสามารถให้อัตราขยายแบนในช่วงความยาวคลื่นที่หลากหลาย ตัวอย่างเช่น EDFA สามารถขยายสัญญาณหลายสัญญาณในแถบ 1550 นาโนเมตรด้วยอัตราขยายที่ค่อนข้างสม่ำเสมอ สิ่งนี้ช่วยให้การส่งผ่านหลายช่องทางที่มีประสิทธิภาพผ่านเส้นใยเดี่ยวเพิ่มข้อมูลโดยรวม - ความสามารถในการดำเนินการของระบบ

เพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบ

นอกเหนือจากการปรับปรุงความแรงของสัญญาณการลดการกระจายตัวและการเปิดใช้งาน WDM แล้วแอมพลิฟายเออร์ออปติคัลยังช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบไฟเบอร์ออพติคอลโหมดเดี่ยว ด้วยการชดเชยการสูญเสียสัญญาณพวกเขาลดความจำเป็นในการแปลงแสงที่ซับซ้อน - ถึง - ไฟฟ้าและไฟฟ้า - ถึง - การแปลงด้วยแสงซึ่งสามารถแนะนำแหล่งที่มาของเสียงรบกวนและจุดที่อาจเกิดขึ้นของความล้มเหลว

แอมพลิฟายเออร์ออปติคอลนั้นค่อนข้างง่ายต่อการบำรุงรักษาและใช้งาน พวกเขามีอายุการใช้งานที่ยาวนานและสามารถทนต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรงทำให้พวกเขาเป็นส่วนประกอบที่เชื่อถือได้ในเครือข่ายใยแก้วนำแสง

บทสรุป

ในฐานะซัพพลายเออร์ของเส้นใยออปติคัลโหมดเดี่ยวฉันเข้าใจถึงความสำคัญของการรับรองประสิทธิภาพที่ดีที่สุดของเส้นใยเหล่านี้ แอมพลิฟายเออร์ออปติคัลเป็นเครื่องมือสำคัญในการบรรลุเป้าหมายนี้ พวกเขาปรับปรุงประสิทธิภาพของเส้นใยออปติคัลโหมดเดี่ยวโดยการเพิ่มความแรงของสัญญาณลดเอฟเฟกต์การกระจายตัวช่วยให้การแบ่งความยาวคลื่นมัลติเพล็กซ์และเพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบ

หากคุณต้องการเส้นใยออพติคอลโหมดเดี่ยวที่มีคุณภาพสูงหรือมีความสนใจในการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีที่แอมพลิฟายเออร์ออปติคัลสามารถปรับปรุงระบบใยแก้วนำแสงของคุณได้อย่างไรฉันขอแนะนำให้คุณติดต่อเราสำหรับการสนทนาอย่างละเอียด เรามุ่งมั่นที่จะจัดหาโซลูชั่นที่ดีที่สุดสำหรับความต้องการด้านโทรคมนาคมของคุณ

การอ้างอิง

1. Ghatak, AK, & Thyagarajan, K. (1998) รู้เบื้องต้นเกี่ยวกับแสงไฟเบอร์ สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์
2. Agrawal, GP (2010) ไฟเบอร์ - ระบบการสื่อสารแบบออปติก John Wiley & Sons
3. อาวุโส, JM (2009) การสื่อสารด้วยแสงไฟเบอร์: หลักการและการปฏิบัติ การศึกษาของเพียร์สัน