Расчет числа каскадов линейных усилителей EDFA

На рис 8.11 показана типовая диаграмма мощности сигнала в процессе распространения по цепочке усилителей, а также процесс накопления шума в линии из каскада усилителей EDFA. Каждый усилитель осуществляет усиление сигнала с коэффициентом усиления (дБ) и вносит определенный уровень шума (Вт). Далее будем пренебрегать мощностью шума нулевых флуктуаций.

Оптическая мощность (дБм) Отношение С/Ш (дБ)

10

35

0 30

-10 Мощность сигнала

25 на канал

-20 20 Мощность спонтанного

излучения (шума)

-30 15 на канал

10

-40

5

-50

1 2 3 4 5 6 7

Количество усилителей EDFA

Рис. 1.31. Диаграмма мощности сигнала по цепочке усилителей

Обозначим удельное затухание в волокне (дБ/км), тогда полное затухание на длине L участка между двумя усилителями составит . Рассмотрим основные соотношения, описывающие затухание в линии и усиление на EDFA для полезного сигнала и шума:

(1.14) , (1.15)

, (1.16) (1.17)

где обозначают, соответственно, мощности входного и выходного сигнала, а также входного и выходного шума по отношению к усилителю i. Оптические усилители имеют определенныую мощность насыщения выходного сигнала Эффективная работа усилителя достигается при таком входном сигнале, когда выходной сигнал сравним с мощностью насыщения (обычно немного превосходит мощность насыщения) – при меньшем уровне входного сигнала возрастает удельный вес постоянной составляющей вносимого шума, а при большем уровне входного сигнала (следовательно, и входного шума) происходит усиление только шума. Таким образом, в идеально сбалансированной линии из каскада усилителей Отсюда Тогда, приравнивая соотношения (1.16) и (1.17), получаем Пренебрегая уровнем шума в выходном сигнале от первого регенератора, т. е. положив для отношения синал/шум на выходе k-го усилителя имеем:

дБ. И окончательно, если мощность сигнала и шума приведена в дБм, запишем это соотношение в виде:

(дБ), (1.18)

где (дБм), значение нужно подставлять в Гц.

Как видно из (1.18), С/Ш падает с ростом числа последовательно установленных уилителей EDFA. Допустимая величина отношения С/Ш сильно зависит от сетевого приложения. По этой причине выбор оптических усилителей с теми или иными параметрами, равно как и расчет максимального числа усилителей в межрегенерационной секции и ее максимальная протяженность, должны проводиться строго в соответствии с планируемым сетевым приложением. Например, если в мультиплексных каналах волнового уплотнения одновременно будут использоваться разные сетевые стандарты: STM-1, STM-4, Gigabit Ethernet, STM-16, то достаточно удовлетворить самому жесткому требованию на соотношение С/Ш, т. е. для STM-16.