1. به نام خدا
of 22

2. مزایا و معایب تقویت کننده فیبر نوری مبتنی بر اربیوم
دانشکده مهندسی برق
موضوع گزارش :
مزایا و معایب تقویت کننده فیبر نوری مبتنی بر اربیوم
آذر 94

3. تقویت کننده فیبر نوری مبتنی بر اربیوم (EDFA)
آشنایی کلی با تقویت کننده های نوری
معرفی تقویت کننده فیبر نوری مبتنی اربیوم
تقویت کننده اربیوم بهبود یافته
جمع بندی و ارائه نظرات
فهرست مطالب
EDFA

4. مقدمه
آشنایی کلی با تقویت کننده نوری
معرفی تقویت کننده مبتنی بر اربیوم
تقویت کننده اربیوم بهبود یافته
جمع بندی و ارائه نظرات
امروزه از مخابرات نوری به طور گسترده برای انتقال اطلاعات استفاده می شود
در گذشته برای تقویت پالس های نوری در فواصل طولانی ، از تکرار کننده های الکترونیکی استفاده می شد
امروزه با استفاده از یک تقويت كننده نوری ، سيگنال نوري را به طورمستقيم و بدون تبديل آن به الكتريكي تقويت مي شود
EDFA

5. مقدمه افزایش مسافت انتقال افزایش سرعت و ظرفیت سیستم های مخابراتی
آشنایی کلی با تقویت کننده نوری
معرفی تقویت کننده مبتنی بر اربیوم
تقویت کننده اربیوم بهبود یافته
جمع بندی و ارائه نظرات
کاهش تلفات مسیر انتقال
افزایش مسافت انتقال
مزایای تقویت کننده نوری
افزایش سرعت و ظرفیت سیستم های مخابراتی
کاهش هزینه خدمات
کاهش تعداد تقویت کننده ها در مسیر
افزایش فرکانس حامل ها
EDFA

6. مکانهای قرار گرفتن تقویت‎کننده نوری
آشنایی کلی با تقویت کننده نوری
معرفی تقویت کننده مبتنی بر اربیوم
تقویت کننده اربیوم بهبود یافته
جمع بندی و ارائه نظرات
تقویت کننده های توان(بوستر)
تقویت‎کننده‎های روی خط
پیش تقویت کننده ها قبل از آشکارسازی
EDFA

7. مهمترین تقویت‎کننده نوری
آشنایی کلی با تقویت کننده نوری
معرفی تقویت کننده مبتنی بر اربیوم
تقویت کننده اربیوم بهبود یافته
جمع بندی و ارائه نظرات
تقویت کننده نوری نیمه هادی (SOC)
تقویت‎کننده‎های نوری رامان (RAMAN)
تقویت‎کننده‎های نوری آلاییده با عناصر خانواده لانتانید ها(REDFA)
اربيم (Erbium)
پرازئوديميم (Praseodymium)
نئو ديميم (Neodymium)
EDFA

8. تقویت کننده نوری نیمه هادی (SOC)
آشنایی کلی با تقویت کننده نوری
معرفی تقویت کننده مبتنی بر اربیوم
تقویت کننده اربیوم بهبود یافته
جمع بندی و ارائه نظرات
هنگامی که یک سیگنال نوری به ناحیه فعال در این ساختار اعمال شود بین دو وجه عقب و جلو می‎رود و عمل تقویت‎کنندگی آغاز می‎گردد .وقتي شدت نور از یک مقدار آستانه بیشتر شود،از وجه انتهايي که ضریب بازتابش کمتری دارد خارج مي گردد.
پهناي باند مناسب دارند.
ضريب انعكاس وجوه R=0.3 (كمتر از ديود ليزر)
EDFA

9. تقویت‎کننده‎های نوری رامان (RAMAN)
آشنایی کلی با تقویت کننده نوری
معرفی تقویت کننده مبتنی بر اربیوم
تقویت کننده اربیوم بهبود یافته
جمع بندی و ارائه نظرات
اين تقويت‎كننده بر اساس پراكندگي رامن تحريك شده (SRS) عمل مي‎كند.
تقويت كننده Raman بايد با يك پرتو شديد پمپ شود تا گين كافي را فراهم كند.
پرتو سيگنال براي تقويت شدن بايد فركانسي پايين تر از پمپ داشته باشد.
EDFA

10. تقویت کننده نوری اربیوم
آشنایی کلی با تقویت کننده نوری
معرفی تقویت کننده مبتنی بر اربیوم
تقویت کننده اربیوم بهبود یافته
جمع بندی و ارائه نظرات
بهترين و پركاربردترين نوعREDFA است.
گستره طول موج بين nm را تقويت مي نمايد به همين علت تقويت كننده مناسبي براي سيستم هاي WDM است.
EDFA

11. عملکرد تقویت کننده نوری اربیوم
آشنایی کلی با تقویت کننده نوری
معرفی تقویت کننده مبتنی بر اربیوم
تقویت کننده اربیوم بهبود یافته
جمع بندی و ارائه نظرات
بهترين عملكرد وقتي است كه پرتو پمپ در طول موج 980 nm باشد.
EDFA

12. گسیل خود به خودی در تقویت کننده اربیوم :
آشنایی کلی با تقویت کننده نوری
معرفی تقویت کننده مبتنی بر اربیوم
تقویت کننده اربیوم بهبود یافته
جمع بندی و ارائه نظرات
در فیبر های نوری علاوه بر گسیل القایی گسیل خود به خود(ASE) نیز صورت می گیرد که باعث نویز در تقویت کننده می شود.
شکل 2-1ترازهای انرژی یون اربیوم[1]
EDFA

13. طیف بهره در تقویت کننده اربیوم :
آشنایی کلی با تقویت کننده نوری
معرفی تقویت کننده مبتنی بر اربیوم
تقویت کننده اربیوم بهبود یافته
جمع بندی و ارائه نظرات
اين تقويت كننده اگر تحريك نوري بيش تر از %50 داشته باشند، بيش ترين تقويت نور در طول موج 1535nm اتفاق مي افتد.
در اين ناحيه اگر سطح تحريك كم باشد، اتلاف زياد شده و اگر سطح تحريك زياد باشد، بيش ترين بهره خروجي
را خواهيم داشت.
شکل 2-2 طیف بهره تقویت کننده اربیوم[2]
EDFA

14. مزایا و معایب تقویت کننده اربیوم :
مزایا و معایب تقویت کننده اربیوم :
آشنایی کلی با تقویت کننده نوری
معرفی تقویت کننده مبتنی بر اربیوم
تقویت کننده اربیوم بهبود یافته
جمع بندی و ارائه نظرات
معایب :
کم بودن ظرفیت شبکه
ناهمواري طيف بهره
مزایا:
گین بالا( حدود dB 50 )
توان خروجی بالا(بيش از 100mw)
نویز فیگر پایین( حدود 4dB )
حساسیت پلاریزاسیون (کم حدود( dB
تداخل بين كانال‎ها كم و اعوجاج پايين
EDFA

15. مقایسه عملکرد تقویت کننده :
SOA
RAMAN
EDFA
Gain(dB)
>30
>25
>40
Wavelength(nm)
Bandwidth(nm) 60
Pump dependent
30-60
Polarization(dB)
<0.5
Noise Figure(dB) 8 1 4
Pump Power
<400 mA
>30 dBm
25 dBm
Switchable
Yes No
Size
compact
bulk module
rack module
Cost
competitive
high
medium
آشنایی کلی با تقویت کننده نوری
معرفی تقویت کننده مبتنی بر اربیوم
تقویت کننده اربیوم بهبود یافته
جمع بندی و ارائه نظرات
EDFA

16. تقویت کننده های هیبریدی(نیمه هادی - اربیوم)
آشنایی کلی با تقویت کننده نوری
معرفی تقویت کننده مبتنی بر اربیوم
تقویت کننده اربیوم بهبود یافته
جمع بندی و ارائه نظرات
برای بهبود پهنای باند از ساختار دو طبقه استفاده می شود، طبقه اول را تقویت کننده فیبر نوری مبتنی بر اربیوم و طبقه دوم تقویت کننده نوری نیمه هادی تشکیل می دهند.
شکل 3-2 طیف توان خروجی طبقه اول کننده اربیوم[4]
شکل 3-1 طیف توان خروجی طبقه اول کننده اربیوم[4]
EDFA

17. تقویت کننده های هیبریدی(نیمه هادی - اربیوم)
آشنایی کلی با تقویت کننده نوری
معرفی تقویت کننده مبتنی بر اربیوم
تقویت کننده اربیوم بهبود یافته
جمع بندی و ارائه نظرات
برای افزایش ظرفیت شبکه نوری می توان از تقویت کننده اربیومی و رامان به طور هم زمان در شبکه استفاده کرد .
شکل 3-3 ساختار تقویت کننده رامان - اربیوم[5]
EDFA

18. تقویت کننده اربیوم لیزر پمپ کوپلر WDM فیبر دوپ شده با Erbium
ورودی و خروجی
EDFA

19. جمع بندی :
آشنایی کلی با تقویت کننده نوری
معرفی تقویت کننده مبتنی بر اربیوم
تقویت کننده اربیوم بهبود یافته
جمع بندی و ارائه نظرات
تقويت كننده فيبر نوري مبتني بر اربیوم پهناي باند وسيعي دارد.
اين تقويت كننده، نور با طول موج 1.5μm را به طور مؤثرتري مي تواند تقويت كند كه در اين طول موج اتلاف فيبرهاي نوري مينيمم است.
اين تقويت كننده در سيستم هاي ارتباط راه دور با فيبرهاي نوري طولاني كاربرد وسيعي دارند.
براي عملكرد مناسب اين تقويت كننده ها با تقويت كنندگي بالا، بايد دماي ديود ليزري و جريان تزريقي به طور مناسبي انتخاب شوند.
برای افزایش پهنای باند باید ار ساختار هیبریدی (اربیوم – نیمه هادی) استفاده شود .
برای افزایش ظرفیت شبکه ساختار ترکیبی اربیوم – رامان پیشنهاد می شود
EDFA

20. مراجع
B. Bouzid, "Analysis and review of Erbium doped fiber amplifier," in Electronics, Communications and Photonics Conference (SIECPC), 2013 Saudi International, 2013, pp. 1-5
Paschotta, Rüdiger. "Tutorial on Fiber Amplifiers". Tutorial on Fiber Amplifiers. RP Photonics. Retrieved 10 October 2013.
Parekhan, M. A, Banaz O. and Rasheed. Design Optimization for Efficient Erbium Doped Fiber Amplifiers. p.46, World Academy of Science. ,2011
Abdulamgid.T. Bouzed, Suleiman. M. Elhamali, Detection of Max. Optical Gain by Erbium Doped Fiber Amplifier, World Academy of Science, Engineering and Technology
HO Sung Cho, Dong WO Lee, yang Kyun Kim, Sang Soo Lee, DYNAMICALLY GAIN-FLATTENED HYBRID OPTICAL AMPLIFIER UTILIZING ERBIUM DOPED FIBER AMPLIFIER AND SEMICONDUCTOR OPTICAL AMPLIRIER, Electronics and Telecommunications Research Institute, Yusong P. 0. Box 106, Taejon, , Korea, ECOC'98,20-24 September 2005, Madrid, Spain.
EDFA

21. EDFA
SOA
Raman
با تشکر از توجه شما...