Instruções especiais para amplificador de fibra dopada com érbio (amplificador óptico EDFA)

Instruções especiais para amplificador de fibra dopada com érbio (Amplificador Óptico EDFA)
Você comprou umamplificador de fibra dopada com érbio(Amplificador Óptico EDFA) com especificação de ganho de 30dB e potência de saída de saturação de +20dBm.
Conecte uma lâmpada com entrada de 0dBm e leia uma saída de +27dBm. Você pode calcular que 30-3=27, e o ganho não é um problema.
Mas e se você aplicar -20dBm? O ganho nominal de 30dB significa que a saída deveria ser +10dBm, mas a medição real é de apenas +7dBm – 3dB a menos. Isso não é um problema de qualidade. 30dB é o ganho de sinal fraco, enquanto o ruído ASE e a figura de ruído consomem o ganho. Na verdade, o ganho medido frequentemente fica abaixo do ganho nominal, o que deixa claro que esse fenômeno não é um problema de qualidade do equipamento, mas sim determinado pelo mecanismo de funcionamento do amplificador.

Ganho de sinal fraco ≠ ganho real:

1. Contradição fundamental: O ganho indicado na folha de especificações (por exemplo, 30 dB) é um ganho de sinal fraco, que é o valor de medição ideal quando a potência do sinal de entrada é muito baixa (por exemplo, -20 a -30 dBm) e na potência nominal da bomba. Isso não corresponde ao ganho real quando a potência do sinal de entrada é alta em aplicações práticas.
2. O principal motivo para a diminuição do ganho:
2.1 Saturação do ganho: À medida que a potência do sinal de entrada aumenta, o EDFAAmplificador Ópticoentra na região de saturação, fazendo com que o ganho diminua em relação ao seu valor máximo.
2.2 Desvio do ruído ASE: O ruído de emissão espontânea amplificada (ASE) compete com a luz do sinal e consome potência limitada da bomba. Quanto mais forte o ruído ASE, menor o ganho efetivo usado para amplificar a luz do sinal. Esta é uma das razões fundamentais pelas quais o ganho medido é menor que o valor nominal.
2.3 Relação quantitativa: Quanto maior a potência do sinal de entrada, maior a compressão do ganho real (G_real) em comparação com o ganho de sinal fraco (G_pequeno). A compressão provém principalmente da compressão por saturação (ΔG_sat) e do ganho proveniente do consumo de ruído ASE (ΔG_ASE). Por exemplo, quando a potência de entrada é 0 dBm, é comum que o ganho medido seja mais de 3 dB menor que o valor nominal.
3. Sugestões para a prática de engenharia:
3.1 Balanço de enlace: O ganho de sinal pequeno não deve ser usado diretamente para o cálculo, mas sim uma fórmula de balanço de enlace mais realista:
P_out ≈ P_in+G_small-NF-3dB (margem de segurança)
Dentre eles, NF é a figura de ruído (valor típico de 4 a 6 dB).
3.2 Calibração reversa: Se a potência de saída medida não corresponder ao orçamento da fórmula, a fórmula pode ser usada para calcular a figura de ruído (NF) real do sistema de forma reversa, permitindo assim um projeto e calibração de enlace mais precisos.

Conclusão: Ao avaliar e usarEDFAAo projetar um amplificador óptico EDFA, os engenheiros precisam estar atentos à potência do sinal de entrada e compreender as características da compressão de ganho em condições de sinal elevado. O orçamento de enlace deve ser baseado na potência de entrada real e em fórmulas de engenharia que incluam o fator de ruído e a margem de segurança, em vez de simplesmente confiar no valor nominal do ganho de sinal fraco presente na folha de especificações. Após receber o amplificador óptico EDFA, verifique primeiro qual é a potência de entrada e, em seguida, utilize a fórmula de orçamento de enlace para calcular a potência de saída esperada. Não utilize o ganho de sinal fraco para o orçamento de potência total.