ईडीएफए बनाम रमन बनाम एसओए: ऑप्टिकल एम्पलीफायर चयन गाइड

ईडीएफए, रमन और एसओए ऑप्टिकल लाभ पैदा करने के तीन अलग-अलग तरीके हैं। उन्हें एक हेडलाइन नंबर के आधार पर रैंक नहीं किया जाना चाहिए। सही विकल्प सिग्नल तरंग दैर्ध्य, नेटवर्क में एम्पलीफायर की स्थिति, आवश्यक आउटपुट पावर, ऑप्टिकल सिग्नल-टू-शोर अनुपात, चैनल लोडिंग, नॉनलाइनियर सीमाएं और परिचालन जटिलता पर निर्भर करता है।

पारंपरिक सी-बैंड या एल-बैंड डीडब्ल्यूडीएम के लिए, एक बैंड-विशिष्ट एर्बियम-डॉप्ड फाइबर एम्पलीफायर आमतौर पर पहली तकनीक का मूल्यांकन किया जाता है। वितरित रमन प्रवर्धन तब प्रासंगिक हो जाता है जब सावधानीपूर्वक तैयार किए गए स्पैन को एक अलग अनुदैर्ध्य शक्ति प्रोफ़ाइल या अतिरिक्त प्रभावी ओएसएनआर मार्जिन की आवश्यकता होती है। एक पारंपरिक विद्युत पंप अर्धचालक ऑप्टिकल एम्पलीफायर आकर्षक होता है जब कॉम्पैक्ट आकार, तेजी से लाभ गतिशीलता, तरंग दैर्ध्य लचीलापन, या फोटोनिक एकीकरण लाइन-ग्रेड फाइबर एम्पलीफायर के व्यवहार को डुप्लिकेट करने से अधिक महत्वपूर्ण होता है।

यह मार्गदर्शिका हर बुनियादी परिभाषा को दोहराने के बजाय इंजीनियरिंग चयन पर ध्यान केंद्रित करती है। जिन पाठकों को परिचय की आवश्यकता है वे शुरुआत कर सकते हैंऑप्टिकल एम्पलीफायर मूल बातें.

त्वरित चयन सारांश

यह एक स्क्रीनिंग तालिका है, उत्पाद विशिष्टता नहीं। अंतिम मान एम्पलीफायर डेटा शीट, संपूर्ण चैनल योजना और सिस्टम-स्तरीय सत्यापन से आना चाहिए।

एम्प्लीफ़ायर प्रौद्योगिकी और नेटवर्क भूमिका अलग-अलग निर्णय हैं

ईडीएफए, रमन और एसओए वर्णन करते हैं कि ऑप्टिकल लाभ कैसे उत्पन्न होता है:

• ईडीएफए:एक ऑप्टिकल पंप द्वारा सक्रिय एर्बियम-डॉप्ड फाइबर में उत्तेजित उत्सर्जन।
• रमन एम्पलीफायर:ट्रांसमिशन फाइबर या समर्पित रमन गेन फाइबर में रमन बिखरने को प्रेरित किया।
• एसओए:सेमीकंडक्टर वेवगाइड में उत्तेजित उत्सर्जन, आमतौर पर पारंपरिक वाणिज्यिक उपकरणों में विद्युत प्रवाह द्वारा सक्रिय होता है।

बूस्टर, इन-लाइन और प्री-एम्प्लीफायर वर्णन करते हैं कि एम्पलीफायर कहाँ तैनात किया गया है:

• A बूस्टरट्रांसमीटर के पास या हानिपूर्ण मल्टीप्लेक्सर के बाद बिजली बढ़ाता है।
• एकइन-लाइन एम्पलीफायरसमापन बिंदुओं के बीच अवधि और नोड हानि की भरपाई करता है।
• A पूर्व एम्पलीफायररिसीवर के सामने एक कमजोर सिग्नल उठाता है।

उन तीन भूमिकाओं में से किसी के लिए एक ईडीएफए बनाया जा सकता है। एक रमन पंप वितरित लाइन गेन प्रदान कर सकता है, जबकि एक एसओए एक कॉम्पैक्ट गेन ब्लॉक के रूप में काम कर सकता है जब इसकी तरंग दैर्ध्य और प्रदर्शन उपप्रणाली में फिट होते हैं। FOCC की मार्गदर्शिकाबूस्टर, लाइन, और प्री-एम्प्लीफायरतैनाती पदों को अधिक विस्तार से समझाता है।

द करेंटआईटीयू-टी G.661 सिफ़ारिशसामान्य ऑप्टिकल-एम्प्लीफायर पैरामीटर परिभाषाएँ और परीक्षण विधियाँ प्रदान करता है। यह "उच्च लाभ" या "कम शोर" जैसे अनौपचारिक लेबल की तुलना में डेटा शीट की तुलना करने का बेहतर आधार है।

ईडीएफए, रमन और एसओए की तुलना

जहां ईडीएफए सबसे उपयुक्त बैठता है

एक ईडीएफए अपने लाभ माध्यम के रूप में पंप किए गए एर्बियम-डोप्ड फाइबर का उपयोग करता है। व्यावहारिक असेंबलियों में पंप कंबाइनर, आइसोलेटर, फिल्टर, मॉनिटरिंग फोटोडायोड और नियंत्रण इलेक्ट्रॉनिक्स भी शामिल हैं। जब कई WDM चैनलों को एम्पलीफायर को नियंत्रित सापेक्ष शक्ति के साथ छोड़ना होगा तो गेन-फ़्लैटनिंग फ़िल्टर की आवश्यकता हो सकती है।

एक बैंड-विशिष्ट ईडीएफए आम तौर पर पारंपरिक सी-बैंड या एल-बैंड अनुप्रयोगों के लिए मूल्यांकन की जाने वाली पहली तकनीक है जैसे:

• हानिपूर्ण WDM मल्टीप्लेक्सर के बाद बूस्टर प्रवर्धन
• एक स्थापित DWDM अवधि में इन-लाइन प्रवर्धन
• कम-इनपुट-शक्ति पूर्व-प्रवर्धन
• 1550 एनएम CATV या PON ओवरले वितरण
• समर्थित एर्बियम गेन बैंड के अंदर प्रयोगशाला प्रवर्धन

FOCC का लेखWDM सिस्टम में EDFAइन परिचित परिनियोजन भूमिकाओं का वर्णन करता है। व्यापक नेटवर्क संदर्भ को साइट की अद्यतन मार्गदर्शिका में शामिल किया गया हैडीडब्ल्यूडीएम तकनीक.

क्या सत्यापित किया जाना चाहिए

केवल अधिकतम लघु-संकेत लाभ से ईडीएफए की तुलना न करें। उपयोगी ऑपरेटिंग बिंदु न्यूनतम और अधिकतम इनपुट, आवश्यक आउटपुट, संतृप्त आउटपुट, चैनल गिनती, प्रति-चैनल पावर, लाभ तरंग, शोर आंकड़ा और नियंत्रण मोड पर निर्भर करता है।

एक ईडीएफए सिग्नल और उस तक पहुंचने वाले इन-बैंड शोर को बढ़ाता है, फिर प्रवर्धित सहज उत्सर्जन या एएसई जोड़ता है। यह संचरित डेटा को पुनः समयबद्ध, नया आकार या पुनर्निर्माण नहीं करता है।आईटीयू-टी G.663 सिफ़ारिशएकल-चैनल और मल्टी-चैनल डिजिटल सिस्टम में ऑप्टिकल-एम्प्लीफायर उपकरणों और उप-प्रणालियों के अनुप्रयोग-संबंधित पहलुओं को संबोधित करता है।

जहां रमन प्रवर्धन मूल्य जोड़ता है

रमन प्रवर्धन उत्तेजित रमन बिखरने के माध्यम से एक पंप से सिग्नल तक ऊर्जा स्थानांतरित करता है। वितरित रमन डिज़ाइन में, ट्रांसमिशन फाइबर लाभ माध्यम का हिस्सा बन जाता है। एक गांठदार डिज़ाइन में, एक समर्पित फाइबर अनुभाग एक अलग असेंबली के अंदर लाभ प्रदान करता है।

द करेंटआईटीयू-टी G.665 सिफ़ारिशरमन एम्पलीफायरों और रमन-प्रवर्धित उपप्रणालियों को वर्गीकृत करता है और प्रासंगिक विशेषताओं, प्रदर्शन मापदंडों, परीक्षण विधियों और ऑप्टिकल-सुरक्षा विचारों को परिभाषित करता है।

आगे, पीछे और द्विदिशीय पम्पिंग

कोई भी पंप दिशा सार्वभौमिक रूप से श्रेष्ठ नहीं है। फाइबर प्रकार, स्पैन लंबाई, चैनल लोडिंग, लॉन्च पावर, सापेक्ष-तीव्रता-शोर हस्तांतरण, नॉनलाइनियर दंड और परिचालन बाधाएं परिणाम निर्धारित करती हैं।

रमन प्रवर्धन को अक्सर ओएसएनआर-विवश सुसंगत लिंक, विस्तारित स्पैन, विस्तृत या अनुरूप लाभ बैंड और हाइब्रिड रमन/ईडीएफए आर्किटेक्चर के लिए माना जाता है। FOCC का अवलोकनलंबी दूरी के लिंक के लिए रमन प्रवर्धनजबकि, अतिरिक्त पृष्ठभूमि प्रदान करता हैलंबी दूरी की DWDM ट्रांसमिशनएम्पलीफायर को व्यापक सिस्टम के अंदर रखता है।

जहां SOA सबसे उपयुक्त बैठता है

एक पारंपरिक अर्धचालक ऑप्टिकल एम्पलीफायर एक विद्युतीय रूप से इंजेक्ट किए गए अर्धचालक सक्रिय क्षेत्र का उपयोग करता है। इसके वेवगाइड और पहलुओं को सामान्य लेजर कैविटी के रूप में काम करने के बजाय यात्रा-तरंग लाभ प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

एसओए पर तब विचार किया जाता है जब किसी डिज़ाइन को एक कॉम्पैक्ट लाभ तत्व, तीव्र विद्युत नियंत्रण, अन्य फोटोनिक कार्यों के साथ एकीकरण, ऑप्टिकल गेटिंग, तरंग दैर्ध्य रूपांतरण, या एक मानक ईडीएफए द्वारा प्रदत्त बैंड में प्रवर्धन की आवश्यकता होती है। सेमीकंडक्टर सामग्री और उपकरण संरचनाओं को विभिन्न तरंग दैर्ध्य क्षेत्रों के लिए चुना जा सकता है।

वही तेज वाहक गतिकी जो स्विचिंग और तरंग दैर्ध्य रूपांतरण को सक्षम करती है, लाभ संपीड़न, क्रॉस-गेन मॉड्यूलेशन, क्रॉस-फेज मॉड्यूलेशन, चार-तरंग मिश्रण, पैटर्न प्रभाव और चैनल क्रॉसस्टॉक उत्पन्न कर सकती है। ये प्रभाव ऑप्टिकल-प्रोसेसिंग प्रयोग में उपयोगी हो सकते हैं और पारदर्शी डब्लूडीएम एम्पलीफायर में अस्वीकार्य हो सकते हैं।

SOA प्रदर्शन एक विस्तृत श्रृंखला तक फैला हुआ है। कई कॉम्पैक्ट उपकरणों में लाइन-ग्रेड फाइबर एम्पलीफायरों की तुलना में कम संतृप्त आउटपुट होता है, लेकिन उच्च-शक्ति, कम शोर वाले डिज़ाइन भी मौजूद होते हैं। उदाहरण के लिए, एदो चरणों वाले अखंड एकीकृत एसओए पर आईईईई पेपरउच्च संतृप्ति आउटपुट, व्यापक लाभ बैंडविड्थ और कम शोर आंकड़े को लक्षित करने वाले डिज़ाइन की रिपोर्ट करता है। एक उत्पाद या पेपर संपूर्ण प्रौद्योगिकी वर्ग को परिभाषित नहीं करता है, इसलिए वास्तविक डेटा शीट और परिचालन स्थितियां आवश्यक रहती हैं।

लाभ, संतृप्ति, और प्रति-चैनल शक्ति

लाभ एक परिभाषित ऑपरेटिंग बिंदु पर आउटपुट और इनपुट पावर के बीच का अंतर है। इसे हमेशा अधिकतम कुल आउटपुट और सक्रिय चैनलों की संख्या के साथ पढ़ा जाना चाहिए।

के लिएNसमान शक्ति वाले WDM चैनल, अनुमानित संबंध है:

dBm में कुल ऑप्टिकल पावर=प्रति-चैनल पावर dBm में + 10 लॉग₁₀(N)

यदि कोई एम्पलीफायर अपनी कुल-आउटपुट सीमा तक पहुँच जाता है, तो चैनल जोड़ने से असीमित अतिरिक्त आउटपुट नहीं बनता है। उपलब्ध शक्ति को सक्रिय चैनलों में विभाजित किया गया है, और एम्पलीफायर लाभ संपीड़न में प्रवेश कर सकता है। एक कमजोर इनपुट के लिए उच्च लाभ दिखाने वाली डेटा शीट यह साबित नहीं करती है कि वही लाभ पूरी तरह से लोड किए गए DWDM स्पेक्ट्रम के साथ उपलब्ध है।

पूर्ण-लोड और आंशिक-लोड परीक्षण

एक WDM एम्पलीफायर का मूल्यांकन कम से कम दो चैनल-लोडिंग स्थितियों के तहत किया जाना चाहिए:

• पूर्ण भार:सभी नियोजित चैनल मौजूद हैं, जिससे कुल आउटपुट, प्रति-चैनल पावर, गेन रिपल और संतृप्ति हेडरूम की जाँच की जा सकती है।
• आंशिक भार:चैनल जोड़े या हटाए जाते हैं, जिससे स्वचालित लाभ नियंत्रण, स्वचालित पावर नियंत्रण, क्षणिक व्यवहार और जीवित-चैनल पावर भ्रमण की जाँच की जा सकती है।

ए से हानिडीडब्लूडीएम मक्स/डेमक्स, फिल्टर, मॉनिटरिंग टैप, कनेक्टर और ROADMs को एम्पलीफायर गेन निर्दिष्ट करने से पहले शामिल किया जाना चाहिए। पंप और सिग्नल युग्मन चयनित निष्क्रिय घटक पर भी निर्भर हो सकता है; के लिए साइट की मार्गदर्शिकाफाइबर-ऑप्टिक युग्मक चयनमुख्य डिवाइस पैरामीटर बताते हैं।

आउटपुट पावर OSNR को पुनर्स्थापित क्यों नहीं करता है?

प्रत्येक गांठदार एम्पलीफायर एएसई जोड़ता है। बाद का एम्पलीफायर शेष सिग्नल और पासबैंड में पहले से जमा हुए शोर दोनों को बढ़ाता है, फिर अपना शोर योगदान जोड़ता है। कुल आउटपुट पावर बढ़ाने से रिसीवर-पावर की आवश्यकता पूरी हो सकती है जबकि ओएसएनआर अपर्याप्त रहता है।

इसलिए एक प्री-एम्प्लीफायर मार्ग में पहले से जमा हुए शोर को उलट नहीं सकता है। इसका शोर प्रदर्शन मायने रखता है क्योंकि इनपुट सिग्नल पहले से ही कमजोर है। वितरित रमन लाभ कहां होता है और फाइबर के साथ सिग्नल पावर कैसे विकसित होती है, इसे बदलकर प्रभावी स्पैन-शोर व्यवहार में सुधार कर सकता है, लेकिन लाभ को नॉनलाइनियर दंड और पंप व्यवहार के साथ मॉडल किया जाना चाहिए।

ट्रांसमिशन फाइबर भी परिणाम को प्रभावित करता है। पारंपरिक दूरसंचार मार्ग आमतौर पर OS2 सिंगल-मोड कनेक्टिविटी का उपयोग करते हैं, जिनमें शामिल हैंOS2 सिंगल-मोड पैच कॉर्डउपकरण इंटरफेस पर. फाइबर प्रकार, क्षीणन, प्रभावी क्षेत्र, फैलाव, कनेक्टर हानि, और प्रतिबिंब सभी एम्पलीफायर डिज़ाइन में प्रवेश करते हैं।

जब एक हाइब्रिड रमन/ईडीएफए डिज़ाइन उचित है

रमन और ईडीएफए हमेशा प्रतिस्पर्धी विकल्प नहीं होते हैं। एक वितरित रमन चरण स्पैन के साथ लाभ प्रदान कर सकता है, जबकि एक लम्प्ड ईडीएफए नोड हानि की भरपाई करता है या अगले स्पैन के लिए आवश्यक आउटपुट स्थापित करता है।

तुलना करने वाला एक ऑप्टिका अध्ययनरमन-केवल और रमन-प्लस-ईडीएफए प्रवर्धनपाया गया कि संयुक्त वास्तुकला लंबी दूरी की डब्लूडीएम प्रणाली में अधिक डिज़ाइन लचीलापन और बेहतर प्रदर्शन प्रदान कर सकती है। वह निष्कर्ष वास्तुकला-विशिष्ट है, सार्वभौमिक गारंटी नहीं।

हाइब्रिड डिज़ाइन का उपयोग केवल तभी करें जब मॉडलिंग या माप से पता चलता है कि केवल ईडीएफए स्पैन आवश्यक मार्जिन को पूरा नहीं करता है और सुधार उचित है:

• अतिरिक्त पंप लेजर और नियंत्रण हार्डवेयर
• ऑप्टिकल-सुरक्षा नियंत्रण और स्वचालित शटडाउन
• अधिक जटिल अरेखीय और शोर विश्लेषण
• अतिरिक्त कमीशनिंग और निगरानी प्रक्रियाएँ
• अधिक बिजली की खपत, रखरखाव का प्रयास और अतिरिक्त आवश्यकताएँ

वैचारिक चयन उदाहरण

एक नियोजित मल्टी-चैनल सी-बैंड डीडब्ल्यूडीएम लिंक पर विचार करें। यह एक डिज़ाइन पद्धति है, किसी विशेष उत्पाद के बारे में दावा नहीं।

1. निष्क्रिय हानि बजट बनाएं.फाइबर क्षीणन, कनेक्टर्स, स्प्लिसेस, मॉनिटरिंग टैप, फिल्टर और MUX/DEMUX हानि शामिल करें।
2. एम्प्लीफायर भूमिका को परिभाषित करें।तय करें कि क्या जरूरत ट्रांसमीटर बूस्टर, इन-लाइन गेन स्टेज या रिसीवर प्री-एम्प्लीफायर की है।
3. ऑपरेटिंग इनपुट रेंज की गणना करें।न्यूनतम और अधिकतम अपेक्षित स्पैन हानि और चैनल-लोडिंग स्थितियों का उपयोग करें।
4. कुल-आउटपुट आवश्यकता की जाँच करें।उपरोक्त चैनल-गणना संबंध के साथ वांछित प्रति-चैनल आउटपुट को कुल WDM पावर में परिवर्तित करें।
5. संतृप्ति की समीक्षा करें और समतलता प्राप्त करें।सत्यापित करें कि पूर्ण लोड निर्दिष्ट ऑपरेटिंग क्षेत्र से अधिक न हो।
6. ओएसएनआर का मूल्यांकन करें।ट्रांसमीटर ओएसएनआर, कैस्केड एम्पलीफायर शोर, फ़िल्टरिंग, रिसीवर आवश्यकता और इंजीनियरिंग मार्जिन शामिल करें।
7. केवल EDFA से प्रारंभ करें.यदि एक पारंपरिक आर्किटेक्चर आउटपुट, ओएसएनआर, क्षणिक और मार्जिन आवश्यकताओं को पूरा करता है, तो अतिरिक्त रमन जटिलता उचित नहीं है।
8. जरूरत पड़ने पर ही हाइब्रिड रमन/ईडीएफए का मूल्यांकन करें।बेहतर पावर प्रोफाइल और प्रभावी शोर प्रदर्शन की तुलना नॉनलाइनियर, सुरक्षा, परिचालन और लागत दंड के साथ करें।
9. रिसीवर ओवरलोड की जाँच करें।यह मानने के बजाय कि अधिक ऑप्टिकल पावर हमेशा फायदेमंद होती है, जहां आवश्यक हो वहां क्षीणन जोड़ें।

एफओसीसीफाइबर-ऑप्टिक एटेन्यूएटर चयन गाइडबताता है कि क्षीणन मान, तरंग दैर्ध्य, कनेक्टर प्रकार और अनुप्रयोग पसंद को कैसे प्रभावित करते हैं। उपलब्ध घटक प्रारूपों की समीक्षा की जा सकती हैफाइबर-ऑप्टिक एटेन्यूएटर रेंज.

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