Mae chwyddseinyddion optegol yn gwella cryfder y signal

 

Mewn cysylltiadau ffibr neu'r gofod-rhydd, mae signalau optegol yn colli cryfder yn raddol. Daw colled o sawl ffynhonnell-amsugniad ffibr, gwasgariad rhyngwyneb, a chyplu cysylltydd gwael. Fel arfer mae gan ffibr modd sengl ar 1550 nm wanhad tua 0.2-0.5 dB/km, a thros bellteroedd hir (50 km+), gall y signal ostwng yn is na'r hyn y gall y derbynnydd ei ganfod yn ddibynadwy. Mewn-defnyddio-byd go iawn, mae ffibrau hŷn yn aml yn dangos colledion uwch na theori, fel arfer oherwydd cysylltiadau gwael neu droadau micro.

 

 

---

Dulliau Ymhelaethu

 

Mwyhaduron optegolrhoi hwb i gryfder y signal heb ei drosi i ffurf drydanol. Mae'r egwyddor yn syml: porthwch y golau gwan i gyfrwng ennill, lle mae'n rhyngweithio â gronynnau cynhyrfus i gynhyrchu mwy o ffotonau. Daw egni o bwmpio optegol neu chwistrelliad cerrynt trydanol. Mae'r pwmp yn creu gwrthdroad poblogaeth, gan ganiatáu i ffotonau signal ysgogi allyriadau ffoton ychwanegol-mwyhadaeth optegol yn ei hanfod.

Yn ymarferol, mae dewis y dull pwmpio yn dibynnu ar y lled band ennill ac anghenion pŵer. Mae mwyhaduron ffibr fel arfer yn defnyddio pwmpio optegol, tra bod mwyhaduron lled-ddargludyddion yn cael eu gyrru'n drydanol.

 

---

Defnydd mewn Rhwydweithiau Cyfathrebu

 

Mae rhwydweithiau pellter hir fel arfer yn gosod mwyhadur bob 80–100 km i wneud iawn am golli ffibr. Mae cynnydd mwyhadur fel arfer yn amrywio o 20-30 dB, gan adael rhywfaint o ymyl ar gyfer heneiddio neu gynnal a chadw.

Mewn rhwydweithiau metropolitan, rhennir signalau i gyrchfannau lluosog. Mae pob rhaniad 1:2 yn achosi colled o tua 3 dB. Mae gosod mwyhadur ar ôl y holltwr yn adfer pob cangen i lefelau defnyddiadwy. Mae cyn-fwyhaduron o flaen derbynyddion hefyd yn gyffredin-maent yn rhoi hwb i signalau gwan felly nid oes angen sensitifrwydd eithafol ar y derbynnydd.

 

---

Ennill Nodweddion

 

 

Mae ennill yn dibynnu ar bŵer pwmp, tonfedd signal, a phŵer mewnbwn. Ar bwerau mewnbwn isel, mae'r mwyhadur yn gweithredu'n llinol ac mae'r cynnydd yn sefydlog. Gyda phwerau mewnbwn uchel, mae'r egni sydd wedi'i storio yn disbyddu, mae cynnydd yn gostwng-mae hyn yn dirlawnder ac yn cyfyngu ar yr allbwn mwyaf.

Mae ennill lled band yn pennu pa donfeddi y gellir eu chwyddo. Mae mwyhaduron ffibr dopedig prin yn gorchuddio 30–40 nm yn y band C- neu L{{{{{{}}); mae mwyhaduron lled-ddargludyddion yn gorchuddio sbectra ehangach, weithiau dros 100 nm, ond gyda chynnydd brig is.

Mae tymheredd hefyd yn bwysig. Mae tymheredd uchel yn cynyddu rhyngweithiadau ffonon, gan leihau ennill ychydig. Mae gosodiadau awyr agored fel arfer yn cynnwys rheolaeth thermol i aros yn sefydlog o -5 gradd i +70 gradd .

 

---

Ychwanegiad Swn

 

Mae mwyhaduron yn ychwanegu sŵn, yn bennaf o ffotonau allyriadau digymell o fewn lled band y signal. Mae ffigurau sŵn fel arfer yn 3-7 dB. Pan fydd mwyhaduron lluosog yn cael eu rhaeadru, mae sŵn yn cronni. Ar ôl 10 cam, gall SNR ollwng 30-70 dB o'i gymharu â system heb ei mwyhau, felly mae'n rhaid i ddylunwyr gynllunio'n ofalus ar gyfer cysylltiadau hir.

 

---

Gofynion Pŵer

 

 

Yn nodweddiadol mae angen pŵer pwmp 100-500 mW ar fwyhaduron ffibr (980 nm neu 1480 nm). Mae pŵer pwmp uwch yn cynyddu allbwn ond yn y pen draw yn taro dirlawnder gyda dychweliadau gostyngol.

Defnydd trydanol: mae chwyddseinyddion ffibr gyda laserau pwmp ac electroneg rheoli fel arfer yn tynnu 5-20 W; mae mwyhaduron lled-ddargludyddion yn defnyddio 1–5 W. Gall setiau pŵer uchel - gydag oeri ddyblu cyfanswm y defnydd.

 

---

Ystyriaethau Gosod

 

Wrth osod, gwyliwch golled dychwelyd cysylltydd mewnbwn/allbwn-fel arfer yn is na -45 dB-i osgoi osgiliad. Mae'r rhan fwyaf o fwyhaduron yn cynnwys ynysyddion i rwystro adlewyrchiadau.

Mae ffactorau amgylcheddol yn bwysig: gall lleithder uchel gyddwyso ar opteg, gall dirgryniadau gamalinio cydrannau, mae angen amgaeadau gwrth-dywydd ar lwybrau awyr, ac mae claddgelloedd tanddaearol angen amddiffyniad pwysedd dŵr a phridd.

 

---

Manylebau Perfformiad

 

 

Mae manylebau allweddol yn cynnwys:

Cynnydd signal-bach: ymhelaethu ar bŵer mewnbwn isel

Pŵer allbwn dirlawnder: uchafswm y pŵer cyflawni

Ennill gwastadrwydd: yn bwysig ar gyfer-systemau tonfedd aml

Cynnydd dibynnol-polareiddio: sensitifrwydd i polareiddio mewnbwn

Mae angen i gymwysiadau deinamig hefyd ystyried ennill amser adfer. Adferiad cyflym (<1 μs) suits packet-switched networks; slower recovery (10–100 μs) is enough for circuit-switched systems.

 

---

Tonfedd-Gweithrediad Penodol

 

Mae angen mwyhaduron gwahanol ar fandiau tonfedd gwahanol:

1550 nm: Erbium-mwyhaduron ffibr dopio (EDFA)

1310 nm: Mwyhaduron lled-ddargludyddion neu ymhelaethiad Raman

1625–1675 nm: Mwyhaduron ffibr dop Thulium- neu Bismuth-

Mae systemau aml-fand angen cadwyni mwyhadur ar wahân ar gyfer pob band, sy'n cynyddu cost a chymhlethdod.

 

---

Monitro a Rheoli

 

Fel arfer mae gan fwyhaduron systemau monitro, sy'n tapio cyfran fechan o fewnbwn/allbwn i olrhain pŵer. Mae rheolaeth ennill awtomatig yn cadw'r ymhelaethiad yn sefydlog. Mae dolenni rheoli yn addasu cerrynt pwmp neu wanhadwyr optegol i drin amrywiadau mewnbwn neu ddrifft pwmp.

Mae rheoli o bell yn caniatáu statws gwylio-pŵer, cerrynt pwmp, tymheredd, ac ati - ac yn anfon larymau ar gyfer amodau annormal, gan leihau ymweliadau maes.