دستورالعملهای ویژه برای تقویتکننده فیبری آلاییده شده با اربیوم (تقویتکننده نوری EDFA)
شما یک خریداری کردهایدتقویتکننده فیبری آلاییده با اربیوم(تقویتکننده نوری EDFA) با مشخصات بهره 30dB و توان خروجی اشباع +20dBm.
چراغ ورودی 0dBm را وصل کنید و خروجی +27dBm را بخوانید. میتوانید محاسبه کنید که 30-3=27 است و بهره مشکلی ندارد.
اما اگر ورودی -20dBm باشد چه؟ بهره اسمی 30dB به این معنی است که خروجی باید +10dBm باشد، اما اندازهگیری واقعی فقط +7dBm است - 3dB کامل کمتر. این یک مشکل کیفی نیست. 30dB بهره سیگنال کوچک است، در حالی که نویز ASE و شکل نویز، بهره شما را مصرف میکنند. در واقع، بهره اندازهگیری شده اغلب کمتر از بهره اسمی میشود، که روشن میکند این پدیده یک مشکل کیفی تجهیزات نیست، بلکه توسط مکانیسم کار تقویتکننده تعیین میشود.
بهره سیگنال کوچک ≠ بهره واقعی:
۱. تناقض اصلی: بهره نشان داده شده در برگه مشخصات (مثلاً ۳۰ دسیبل) یک بهره سیگنال کوچک است که مقدار ایدهآل اندازهگیری برای زمانی است که توان سیگنال ورودی بسیار کم باشد (مثلاً -۲۰ تا -۳۰ دسیبل) و در توان نامی پمپ. این مقدار با بهره واقعی زمانی که توان سیگنال ورودی در کاربردهای عملی زیاد باشد، برابر نیست.
۲. دلیل اصلی کاهش سود:
۲.۱ اشباع بهره: با افزایش توان سیگنال ورودی، EDFAتقویتکننده نوریوارد ناحیه اشباع میشود و باعث میشود بهره از حداکثر مقدار خود کاهش یابد.
۲.۲ انحراف نویز ASE: نویز انتشار خودبهخودی تقویتشده (ASE) با نور سیگنال رقابت میکند و توان پمپ محدودی را مصرف میکند. هرچه نویز ASE قویتر باشد، بهره مؤثر مورد استفاده برای تقویت نور سیگنال کمتر است. این یکی از دلایل اساسی است که چرا بهره اندازهگیری شده کمتر از مقدار اسمی است.
۲.۳ رابطه کمی: هرچه توان سیگنال ورودی بیشتر باشد، فشردهسازی بهره واقعی (G_actual) در مقایسه با بهره سیگنال کوچک (G_small) بیشتر است. میزان فشردهسازی عمدتاً از فشردهسازی اشباع (Δ G_sat) و بهره از مصرف نویز ASE (Δ G_ASE) ناشی میشود. به عنوان مثال، هنگامی که توان ورودی 0dBm است، معمولاً بهره اندازهگیری شده بیش از 3dB کمتر از مقدار اسمی است.
۳. پیشنهادات عملی مهندسی:
۳.۱ بودجه لینک: بهره سیگنال کوچک نباید مستقیماً برای محاسبه استفاده شود، بلکه باید یک فرمول بودجه لینک واقعبینانهتر اتخاذ شود:
P_out ≈ P_in+G_small-NF-3dB (حاشیه ایمنی)
در میان آنها، NF عدد نویز است (مقدار معمول ۴-۶ دسیبل).
۳.۲ کالیبراسیون معکوس: اگر توان خروجی اندازهگیری شده با بودجه فرمول مطابقت نداشته باشد، میتوان از فرمول برای محاسبه شکل نویز واقعی سیستم (NF) به صورت معکوس استفاده کرد، بنابراین امکان طراحی و کالیبراسیون دقیقتر لینک فراهم میشود.
نتیجهگیری: هنگام ارزیابی و استفادهادفاتقویتکننده نوری، مهندسان باید به توان سیگنال ورودی خود توجه کنند و ویژگی فشردهسازی بهره را در شرایط سیگنال بالا درک کنند. هنگام طراحی لینک، بودجه باید بر اساس توان ورودی واقعی و فرمولهای مهندسی که شامل ضریب نویز و حاشیه ایمنی هستند، باشد، نه اینکه صرفاً به مقدار اسمی بهره سیگنال کوچک در برگه مشخصات تکیه شود. پس از دریافت تقویتکننده نوری EDFA، ابتدا بپرسید توان ورودی چقدر است و سپس از فرمول بودجه لینک برای محاسبه خروجی مورد انتظار استفاده کنید. از بهره سیگنال کوچک برای بودجهبندی کامل توان استفاده نکنید.
زمان ارسال: ۲۷ آوریل ۲۰۲۶