Peducate.ir
با هم بیاموزیم
Peducate.ir
با هم بیاموزیمتقویت کننده های نوری
تقویت کننده های نوری
برای سرعت بیشتر انتقال اطلاعات در سیستم های نوری، سعی بر این است که همه اجزای این سیستم ها نوری باشد. با توجه به تلفات فیبرهای نوری، یکی از بخش هایی که وجود آن ها در شبکه های طویل فیبر نوری ضروری است، تقویت کننده های نوری می باشد. ایده تقویت نوری پالس ها از سال ۱۹۹۰ مطرح شد و بعد از آن تقویت کننده های فیبر نوری مانند EDFA ساخته و به بازار معرفی شدند. وجود این تقویت کننده ها که به صورت مستقیم پالس های نوری را تقویت می کنند، باعث افزایش سرعت ارسال اطلاعات و تقویت هم زمان چند کانال مخابراتی می شود که این امر به نوبه خود باعث طراحی شبکه های WDM در مخابرات نوری شده است. در سال های اخیر نسل جدیدی از تقویت کننده ها با استفاده از اثرات تقویت کنندگی پراکندگی رامان طراحی و به بازار معرفی شده است. می توان این نوع تقویت کننده ها را طوری طراحی کرد که برای تقویت هر قسمت از باند مخابراتی مورد استفاده قرار گیرند. البته نارسایی اساسی این نوع تقویت کننده ها، راندمان پایین آنها است.
بیشتر از ۲۵ سال است که فیبرهای نوری مناسب برای مخابرات نوری تولید می شو ند. فیبرهای استاندارد تک مد به طور معمول برای انتقال اطلاعات در طول موج های 1.33 میکرومتر و 1.55میکرومتر استفاده می شوند و در این دو محدوده دارای تلفات ناچیزی هستند. کمترین تلفات فیبر 0.18 دسی بل درکیلومتر در محدوده 1.55 میکرومتر است. با وجود تلفات ناچیز فیبرهای نوری، برای انتقال اطلاعات در مسافتهای طولانی بیشتر از ۵۰ کیلومتر، نیاز به تقویت دوباره پالس های نوری است. از اینرو ابتدا تکرار کننده های الکترونیکی برای تقویت پالس های الکترونیکی استفاده می شد. این تقویت کننده ها ابتدا پالس های نوری را به الکترونیکی تبدیل کرده و بعد از تقویت و اصلاح شکل پالس دوباره آنها را بوسیله دیود لیزری وارد شبکه فیبرنوری می کردند.
ایده تقویت مستقیم پالس های نوری باعث شد که حجم انتقال اطلاعات و بهره تقویت کنندگی به طور قابل ملاحظه ای افزایش یابد. همچنین با زیاد شدن بهره تقویت در تقویت کننده های نوری، فواصل بین تقویت کننده ها نیز افزایش یافت. استفاده از تقویت کننده های فیبر نوری منجر به کاهش تعداد تقویت کننده ها در شبکه مخابرات نوری می شود که از نظر اقتصادی کاهش در هزینه خدمات مخابراتی را به دنبال خواهد داشت.
برای تقویت کننده های نوری اربیومی از عنصر اربیوم استفاده می شود که یک فلز خاکی است و خواص لیزری در 1.55 میکرومتر دارد و باعث تقویت پالس های نوری در محدوده 1.55 میکرومتر می شود. فیبرهای اربیومی تقویت کننده که به EDFA مشهور هستند کاربرد فراوانی در شبکه های مخابراتی به ویژه تقویت کنندگی در مسافتهای طولانی دارند. محدوده تقویت کنندگی فیبرهای اربیومی از 1.46 میکرومتر شروع شده و تا 1.6 میکرومتر ادامه دارد.
در سالهای اخیر تقویت کننده های رامان که بر اساس پراکندگی رامان می توانند پالس های نوری را تقویت کنند به دنیای مخابرات نوری معرفی شده اند. این نوع تقویت کننده ها را می توان طوری طراحی کرد که در هر محدوده دلخواه از شبکه مخابرات نوری عمل کنند. امروزه سعی در استفاده همزمان از تقویت کننده اربیومی و رامان در یک شبکه است که به این صورت تقویت کننده رامان به صورت مکمل تقویت کننده اربیومی، باند ها یی را که EDFA قادر به تقویت آنها نیست، تحت پوشش قرار می دهد.
فیبرهای فلوراید آلاییده با تولیوم که تقریباً تحت دمش با طول موج‌های 1047 یا 1400 نانومتر می‌‌‌توانند در تقویت باند S مخابراتی حدود 1460 تا 1530 نانومتر یا حتی در حدود 1.65 میکرومتر استفاده شوند. لذا تقویت‌کننده‌های مرکب اربیوم-تولیوم می‌‌‌توانند تقویت اپتیکی در ناحیه وسیعی از طول‌موج را فراهم سازند. همچنین تقویت‌کننده‌های آلاییده با تولیوم برای پنجره مخابراتی اول در طول‌موج‌های 800 تا 850 نانومتر وجود دارد.
تقویت‌کننده‌های فیبری همچنین برای پنجره مخابراتی دوم حدود 1.3 میکرومتر موجود می‌‌‌باشند اما در مقایسه با تقویت‌کننده‌های آلاییده با اربیوم خروجی کمتری دارند. آنها بر پایه فیبرهای فلوراید آلاییده با پراسیودیوم که حول و حوش 1020 نانومتر دمش میشوند (یک طول‌موج دمش نسبتاً نامطلوب) یا در 1047 نانومتر (با یک لیزر YLF) ساخته میشوند.
در سیستم مخابرات نوری از پالس های نوری برای انتقال اطلاعات استفاده می شود. محیط انتقال این پالس ها فیبر نوری است. فیبر های نوری در دو پنجره 1.33 و 1.55 میکرومتر پالس های نوری را منتقل می کنند. کمترین تلفات فیبر نوری در محدوده 1.55 میکرومتر است که به 0.18 دسیبل در کیلومتر می رسد و پالس های نوری پس از طی مسافت ۸۰ تا ۱۰۰ کیلومتر نیاز به تقویت دارند. بنابراین برای جبران تلفات در سیستم های مخابرات نوری به تقویت کننده های نوری نیاز است. این پروژه شامل بخش های زیر است:
مدل تقویت کننده نوری
تئوری و انواع تقویت کننده های فیبرنوری از نظر اصول کار
تقویت کننده اربیومی
افزایش بهره تقویت و کاهش نویز
افزایش پهنا و یکنواخت سازی طیف بهره تقویت
تقویت کننده های فیبری رامان
مکانیزم پمپاژ در تقویت کننده رامان
محاسبه بهره تقویت رامان
طیف بهره تقویت فیبرهای رامان
فیبرهای تقویت کننده پرازدیمیومی و نئودیمیومی
روش های ساخت تقویت کننده های نوری
بررسی و مقایسه تقویت کننده های اربیومی و رامان در شبکه نوری
این پروژه به همراه اسلایدهای پاورپوینت آماده شده است. برای دانلود کافی است بر روی "دانلود فایل" در زیر کلیک کنید.
