Speciální pokyny pro vláknový zesilovač dopovaný erbiem (optický zesilovač EDFA)

Speciální pokyny pro vláknový zesilovač dopovaný erbiem (Optický zesilovač EDFA)
Zakoupili jste sivláknový zesilovač dopovaný erbiem(Optický zesilovač EDFA) se specifikací zisku 30 dB a saturačním výstupním výkonem +20 dBm.
Připojte vstupní světlo s 0 dBm a na výstupu naměřte +27 dBm. Můžete vypočítat, že 30 - 3 = 27 a zisk není problém.
Ale co když zadáte -20dBm? Nominální zisk 30dB znamená, že výstup by měl být +10dBm, ale skutečné měření je pouze +7dBm – o celé 3dB méně. To není problém s kvalitou. 30dB je malé zesílení signálu, zatímco šum ASE a šumové číslo spotřebovávají váš zisk. Ve skutečnosti naměřený zisk často klesá pod nominální zisk, což objasňuje, že tento jev není problémem s kvalitou zařízení, ale spíše je určen pracovním mechanismem zesilovače.

Malý zisk signálu ≠ skutečný zisk:

1. Základní rozpor: Zisk uvedený ve specifikaci (např. 30 dB) je malý zisk signálu, což je ideální hodnota měření, když je vstupní výkon signálu velmi nízký (např. -20~-30 dBm) a při jmenovitém výkonu čerpadla. V praktických aplikacích se tento zisk nerovná skutečnému zisku při vysokém vstupním výkonu signálu.
2. Hlavní důvod poklesu zisku:
2.1 Sytost zesílení: S rostoucím výkonem vstupního signálu se EDFAOptický zesilovačvstupuje do oblasti saturace, což způsobuje pokles zesílení z maximální hodnoty.
2.2 Odklon šumu ASE: Zesílený šum spontánní emise (ASE) konkuruje signálnímu světlu a spotřebovává omezený výkon čerpacího zdroje. Čím silnější je šum ASE, tím nižší je efektivní zesílení použité k zesílení signálního světla. To je jeden ze základních důvodů, proč je naměřené zesílení nižší než nominální hodnota.
2.3 Kvantitativní vztah: Čím vyšší je vstupní výkon signálu, tím větší je komprese skutečného zesílení (G_actual) ve srovnání se zesílením malého signálu (G_small). Míra komprese pochází hlavně ze saturační komprese (Δ G_sat) a zesílení ze spotřeby šumu ASE (Δ G_ASE). Například, když je vstupní výkon 0 dBm, je běžné, že naměřené zesílení je o více než 3 dB nižší než nominální hodnota.
3. Návrhy pro inženýrské postupy:
3.1 Rozpočet spoje: Malý zisk signálu by se neměl přímo používat pro výpočet, ale měl by se použít realističtější vzorec pro rozpočet spoje:
P_out ≈ P_in+G_small-NF-3dB (bezpečnostní rezerva)
Mezi nimi je NF šumové číslo (typická hodnota 4–6 dB).
3.2 Reverzní kalibrace: Pokud naměřený výstupní výkon neodpovídá rozpočtu vzorce, lze vzorec použít k výpočtu skutečného šumového čísla systému (NF) v obráceném směru, což umožňuje přesnější návrh a kalibraci spoje.

Závěr: Při hodnocení a používáníEDFAU optických zesilovačů musí inženýři věnovat pozornost vstupnímu výkonu signálu a pochopit charakteristiku komprese zesílení za podmínek vysokého signálu. Při návrhu spoje by měl být rozpočet založen na skutečném vstupním výkonu a technických vzorcích, které zahrnují šumový faktor a bezpečnostní rezervu, spíše než se spoléhat pouze na nominální hodnotu malého zesílení signálu uvedenou ve specifikaci. Po obdržení optického zesilovače EDFA se nejprve zeptejte, jaký je vstupní výkon, a poté použijte vzorec pro rozpočet spoje k výpočtu očekávaného výstupu. Nepoužívejte malé zesílení signálu pro rozpočtování plného výkonu.