Instruccions especials per a l'amplificador de fibra dopada amb erbi (amplificador òptic EDFA)

Instruccions especials per a amplificador de fibra dopada amb erbi (Amplificador òptic EDFA)
Has comprat un/aamplificador de fibra dopada amb erbi(Amplificador òptic EDFA) amb una especificació de guany de 30 dB i una potència de sortida de saturació de +20 dBm.
Connecteu una llum d'entrada de 0 dBm i llegiu una sortida de +27 dBm. Podeu calcular que 30 - 3 = 27, i el guany no és un problema.
Però què passa si introduïu -20 dBm? El guany nominal de 30 dB significa que la sortida hauria de ser de +10 dBm, però la mesura real és només de +7 dBm, és a dir, 3 dB menys. Això no és un problema de qualitat. 30 dB és el guany del senyal petit, mentre que el soroll ASE i la xifra de soroll consumeixen el guany. De fet, el guany mesurat sovint cau per sota del guany nominal, cosa que aclareix que aquest fenomen no és un problema de qualitat de l'equip, sinó que està determinat pel mecanisme de funcionament de l'amplificador.

Guany de senyal petit ≠ guany real:

1. Contradicció central: El guany indicat a la fitxa tècnica (per exemple, 30 dB) és un guany de senyal petit, que és el valor de mesura ideal quan la potència del senyal d'entrada és molt baixa (per exemple, -20~-30 dBm) i a la potència nominal de la bomba. Això no és igual al guany real quan la potència del senyal d'entrada és alta en aplicacions pràctiques.
2. El motiu principal de la disminució del guany:
2.1 Saturació de guany: A mesura que augmenta la potència del senyal d'entrada, l'EDFAAmplificador òpticentra a la regió de saturació, fent que el guany disminueixi des del seu valor màxim.
2.2 Desviació del soroll ASE: El soroll d'emissió espontània amplificada (ASE) competeix amb la llum del senyal i consumeix una potència de bombament limitada. Com més fort sigui el soroll ASE, menor serà el guany efectiu utilitzat per amplificar la llum del senyal. Aquesta és una de les raons fonamentals per les quals el guany mesurat és inferior al valor nominal.
2.3 Relació quantitativa: Com més alta sigui la potència del senyal d'entrada, més gran serà la compressió del guany real (G_actual) en comparació amb el guany de senyal petit (G_small). La quantitat de compressió prové principalment de la compressió de saturació (Δ G_sat) i del guany del consum de soroll ASE (Δ G_ASE). Per exemple, quan la potència d'entrada és de 0 dBm, és habitual que el guany mesurat sigui més de 3 dB inferior al valor nominal.
3. Suggeriments de pràctica d'enginyeria:
3.1 Pressupost d'enllaç: No s'hauria d'utilitzar directament un guany de senyal petit per al càlcul, sinó que s'hauria d'adoptar una fórmula de pressupost d'enllaç més realista:
P_out ≈ P_in+G_petit-NF-3dB (marge de seguretat)
Entre elles, NF és la xifra de soroll (valor típic 4-6 dB).
3.2 Calibratge invers: Si la potència de sortida mesurada no coincideix amb el pressupost de la fórmula, la fórmula es pot utilitzar per calcular la xifra de soroll del sistema (NF) real a la inversa, permetent així un disseny i calibratge d'enllaç més precisos.

Conclusió: A l'hora d'avaluar i utilitzarEDFAAmplificador òptic: els enginyers han de prestar atenció a la potència del senyal d'entrada i comprendre la característica de la compressió del guany en condicions de senyal alt. En dissenyar l'enllaç, el pressupost s'ha de basar en la potència d'entrada real i en les fórmules d'enginyeria que inclouen el factor de soroll i el marge de seguretat, en lloc de confiar simplement en el valor nominal del guany de senyal petit a la fitxa d'especificacions. Després de rebre l'amplificador òptic EDFA, primer pregunteu quina és la potència d'entrada i, a continuació, utilitzeu la fórmula del pressupost d'enllaç per calcular la sortida esperada. No utilitzeu un guany de senyal petit per al pressupost de potència completa.