Instruksi khusus untuk penguat serat optik yang didoping erbium (EDFA Optical Amplifier)

Instruksi khusus untuk penguat serat optik yang didoping erbium (Penguat Optik EDFA)
Anda telah membeli sebuahpenguat serat yang didoping erbium(Penguat Optik EDFA) dengan spesifikasi penguatan 30dB dan daya keluaran saturasi +20dBm.
Hubungkan lampu input 0dBm dan baca output +27dBm. Anda dapat menghitung bahwa 30-3=27, dan penguatannya bukan masalah.
Namun bagaimana jika Anda memasukkan -20dBm? Penguatan nominal 30dB berarti output seharusnya +10dBm, tetapi pengukuran sebenarnya hanya +7dBm – 3dB lebih rendah. Ini bukan masalah kualitas. 30dB adalah penguatan sinyal kecil, sedangkan noise ASE dan noise figure mengurangi penguatan Anda. Bahkan, penguatan yang terukur seringkali berada di bawah penguatan nominal, yang menjelaskan bahwa fenomena ini bukan masalah kualitas peralatan, melainkan ditentukan oleh mekanisme kerja amplifier.

Penguatan sinyal kecil ≠ penguatan sebenarnya:

1. Kontradiksi inti: Penguatan yang tertera pada lembar spesifikasi (misalnya 30dB) adalah penguatan sinyal kecil, yang merupakan nilai pengukuran ideal ketika daya sinyal masukan sangat rendah (misalnya -20~-30dBm) dan pada daya pompa nominal. Ini tidak sama dengan penguatan aktual ketika daya sinyal masukan tinggi dalam aplikasi praktis.
2. Alasan utama penurunan keuntungan:
2.1 Saturasi penguatan: Saat daya sinyal input meningkat, EDFAPenguat Optikmemasuki wilayah saturasi, menyebabkan penguatan menurun dari nilai maksimumnya.
2.2 Pengalihan kebisingan ASE: Kebisingan emisi spontan yang diperkuat (ASE) bersaing dengan cahaya sinyal dan mengkonsumsi daya pompa yang terbatas. Semakin kuat kebisingan ASE, semakin rendah penguatan efektif yang digunakan untuk memperkuat cahaya sinyal. Ini adalah salah satu alasan mendasar mengapa penguatan yang terukur lebih rendah daripada nilai nominal.
2.3 Hubungan kuantitatif: Semakin tinggi daya sinyal masukan, semakin besar kompresi penguatan aktual (G_actual) dibandingkan dengan penguatan sinyal kecil (G_small). Besarnya kompresi terutama berasal dari kompresi saturasi (Δ G_sat) dan penguatan dari konsumsi noise ASE (Δ G_ASE). Misalnya, ketika daya masukan 0 dBm, biasanya penguatan terukur lebih rendah lebih dari 3 dB dibandingkan nilai nominal.
3. Saran praktik rekayasa:
3.1 Anggaran tautan: Penguatan sinyal kecil tidak boleh langsung digunakan untuk perhitungan, tetapi rumus anggaran tautan yang lebih realistis harus diadopsi:
P_out ≈ P_in+G_small-NF-3dB (margin keamanan)
Di antara itu, NF adalah angka kebisingan (nilai tipikal 4-6dB).
3.2 Kalibrasi terbalik: Jika daya keluaran terukur tidak sesuai dengan anggaran rumus, rumus tersebut dapat digunakan untuk menghitung angka derau (NF) sistem aktual secara terbalik, sehingga memungkinkan desain dan kalibrasi tautan yang lebih akurat.

Kesimpulan: Saat mengevaluasi dan menggunakanEDFAPada penguat optik, para insinyur perlu memperhatikan daya sinyal input dan memahami karakteristik kompresi gain dalam kondisi sinyal tinggi. Saat mendesain tautan, anggaran harus didasarkan pada daya input aktual dan rumus teknik yang mencakup faktor noise dan margin keamanan, bukan hanya mengandalkan nilai nominal gain sinyal kecil pada lembar spesifikasi. Setelah menerima penguat optik EDFA, pertama-tama tanyakan berapa daya inputnya, lalu gunakan rumus anggaran tautan untuk menghitung output yang diharapkan. Jangan gunakan gain sinyal kecil untuk anggaran daya penuh.