Optische versterkers verbeteren de signaalsterkte
Nov 25, 2025|
Bij glasvezel- of vrije-ruimteverbindingen verliezen optische signalen geleidelijk aan kracht. Verlies is te wijten aan verschillende bronnen:-vezelabsorptie, interfaceverstrooiing en slechte connectorkoppeling. Single{4}}vezel bij 1550 nm heeft doorgaans een demping van ongeveer 0,2–0,5 dB/km, en over lange afstanden (meer dan 50 km) kan het signaal dalen tot onder wat de ontvanger betrouwbaar kan detecteren. In de praktijk-laten oudere vezels vaak grotere verliezen zien dan in theorie, meestal als gevolg van slechte verbindingen of micro-buigingen.
Amplificatiemethoden
Optische versterkersverhoog de signaalsterkte zonder deze in elektrische vorm om te zetten. Het principe is eenvoudig: voer het verzwakte licht in een versterkingsmedium, waar het interageert met aangeslagen deeltjes om meer fotonen te genereren. Energie komt van optisch pompen of elektrische stroominjectie. De pomp creëert een populatie-inversie, waardoor signaalfotonen extra fotonenemissie kunnen veroorzaken,-in wezen optische versterking.
In de praktijk hangt de keuze van de pompmethode af van de versterkingsbandbreedte en de stroombehoeften. Vezelversterkers maken doorgaans gebruik van optisch pompen, terwijl halfgeleiderversterkers elektrisch worden aangedreven.
Implementatie in communicatienetwerken
Langeafstandsnetwerken plaatsen doorgaans elke 80-100 km een versterker om het glasvezelverlies te compenseren. De versterkerversterking varieert doorgaans van 20 tot 30 dB, waardoor er enige marge overblijft voor veroudering of onderhoud.
In grootstedelijke netwerken worden signalen gesplitst naar meerdere bestemmingen. Elke 1:2-splitsing veroorzaakt ongeveer 3 dB verlies. Door een versterker na de splitter te plaatsen, wordt elke tak weer op een bruikbaar niveau gebracht. Voorversterkers-voor ontvangers zijn ook gebruikelijk-ze versterken zwakke signalen zodat de ontvanger geen extreme gevoeligheid nodig heeft.
Verkrijg kenmerken
De versterking is afhankelijk van het pompvermogen, de signaalgolflengte en het ingangsvermogen. Bij lage ingangsvermogens werkt de versterker lineair en is de versterking stabiel. Bij hoge ingangsvermogens raakt de opgeslagen energie uitgeput en neemt de versterking af.-Dit is verzadiging en beperkt de maximale output.
De versterkingsbandbreedte bepaalt welke golflengten kunnen worden versterkt. Zeldzame{1}}aarde-gedoteerde vezelversterkers bestrijken 30-40 nm in de C-- of L--band; halfgeleiderversterkers bestrijken bredere spectra, soms meer dan 100 nm, maar met een lagere piekversterking.
Temperatuur is ook belangrijk. Hoge temperaturen verhogen de fononinteracties, waardoor de versterking enigszins wordt verminderd. Buiteninstallaties omvatten doorgaans thermische controle om stabiel te blijven van -5 graden tot +70 graden.
Geluidstoevoeging
Versterkers voegen ruis toe, voornamelijk van spontane emissiefotonen binnen de signaalbandbreedte. De geluidscijfers bedragen doorgaans 3–7 dB. Wanneer meerdere versterkers in cascade worden geschakeld, hoopt zich ruis op. Na tien fasen kan de SNR met 30-70 dB dalen in vergelijking met een onversterkt systeem, dus ontwerpers moeten zorgvuldig plannen voor lange verbindingen.
Stroomvereisten
Vezelversterkers hebben doorgaans een pompvermogen van 100–500 mW nodig (980 nm of 1480 nm). Een hoger pompvermogen verhoogt de productie, maar bereikt uiteindelijk verzadiging met afnemende opbrengsten.
Elektriciteitsverbruik: vezelversterkers met pomplasers en besturingselektronica verbruiken gewoonlijk 5–20 W; halfgeleiderversterkers verbruiken 1–5 W. Opstellingen met hoog-vermogen en koeling kunnen het totale verbruik verdubbelen.
Installatieoverwegingen
Let bij het installeren op het retourverlies van de ingangs-/uitgangsconnector-meestal onder de -45 dB, om oscillatie te voorkomen. De meeste versterkers bevatten isolatoren om reflecties te blokkeren.
Omgevingsfactoren zijn van belang: hoge luchtvochtigheid kan condenseren op de optica, trillingen kunnen componenten verkeerd uitlijnen, luchtroutes hebben weerbestendige behuizingen nodig en ondergrondse gewelven vereisen bescherming tegen water en bodemdruk.
Prestatiespecificaties
De belangrijkste specificaties zijn onder meer:
Kleine-signaalversterking: versterking bij laag ingangsvermogen
Verzadiging uitgangsvermogen: maximaal leverbaar vermogen
Verkrijg vlakheid: belangrijk voor systemen met meerdere-golflengten
Polarisatie-afhankelijke versterking: gevoeligheid voor ingangspolarisatie
Dynamische toepassingen moeten ook rekening houden met het winnen van hersteltijd. Snel herstel (<1 μs) suits packet-switched networks; slower recovery (10–100 μs) is enough for circuit-switched systems.
Golflengte-Specifieke werking
Verschillende golflengtebanden hebben verschillende versterkers nodig:
1550 nm: Erbium-gedoteerde vezelversterkers (EDFA)
1310 nm: halfgeleiderversterkers of Raman-versterking
1625–1675 nm: Thulium- of bismut-gedoteerde vezelversterkers
Multi{0}}-bandsystemen hebben voor elke band aparte versterkerketens nodig, wat de kosten en complexiteit verhoogt.
Toezicht en controle
Versterkers hebben meestal monitoringsystemen, die een klein deel van de input/output aftappen om het vermogen te volgen. Automatische versterkingsregeling houdt de versterking stabiel. Regellussen passen de pompstroom of optische verzwakkers aan om ingangsvariaties of pompdrift op te vangen.
Met extern beheer kunt u het status-vermogen, de pompstroom, de temperatuur, enz. bekijken en alarmen verzenden bij abnormale omstandigheden, waardoor het aantal veldbezoeken wordt verminderd.