Elija los amplificadores ópticos ideales por las propiedades
Al comprar un amplificador óptico, ¿qué debemos considerar además del precio? Por supuesto, es la calidad. Pero, ¿cómo podemos determinar si la calidad es buena o no? Luego se trata de las propiedades. Hay principalmente tres aspectos a considerar según las propiedades de los amplificadores ópticos.
1. Ganancia, potencia de entrada y potencia de salida
La propiedad más básica de un amplificador óptico es su ganancia operativa, que es la cantidad en que se amplifica la señal óptica de entrada. La ganancia generalmente se mide en dB, y está en el rango de 10 a 30 dB. Una ganancia de 10 dB significa que la señal óptica de entrada se amplifica por un factor de 10, mientras que una ganancia de 30 dB significa que la señal óptica de entrada se amplifica por un factor de 1000.
Algunos amplificadores están diseñados para funcionar con una sola ganancia preestablecida, mientras que otros pueden admitir un rango de valores de ganancia operativa, lo que permite que el amplificador aborde diferentes aplicaciones y funciones. Además de la ganancia, un amplificador también se caracteriza por el rango de potencias ópticas de entrada y salida admitidas. En particular, una especificación clave del amplificador es la potencia de salida máxima que puede admitirse, también conocida como potencia de salida saturada. Este parámetro es a menudo crítico para determinar el costo de los amplificadores.
En términos generales, los amplificadores ópticos se pueden clasificar como monocanal o multicanal (WDM). Como su nombre lo indica, los amplificadores de un solo canal están diseñados para amplificar un solo canal óptico, que puede ubicarse en cualquier lugar dentro de una banda específica, como la banda C (1528 a 1564 nm). Los amplificadores de un solo canal, por ejemplo, el EDFA de banda C (amplificador de fibra dopada con erbio), generalmente pueden operar en una amplia gama de ganancias operativas y requieren niveles relativamente bajos de potencia de salida.
En contraste, el amplificador WDM está diseñado para operar cuando cualquier número de canales (dentro de una banda especificada) son ingresados al amplificador. Una propiedad importante de los amplificadores WDM es la planitud de ganancia, que es la variación de la ganancia para diferentes canales. Si la ganancia no es plana, los diferentes canales WDM tendrán una ganancia diferente, que puede acumularse a lo largo de una cadena de amplificadores que conducen a una gran falta de coincidencia entre los canales al final del enlace.
Para mantener la ganancia plana, la mayoría de los amplificadores WDM de gama baja solo admiten una ganancia operativa única o un rango de ganancia relativamente estrecho. Los amplificadores WDM que proporcionan ganancia plana y un amplio rango de ganancia operativa requieren un diseño más complejo. Además de la ganancia de planeidad, se requiere que los amplificadores WDM proporcionen un amplio rango de potencia de entrada dinámica, para admitir diferentes condiciones de entrada donde pueda estar presente cualquier número de canales del 1 al 80. Además, para soportar la cantidad máxima de canales, los amplificadores WDM requieren una potencia de salida saturada relativamente alta, típicamente en el rango de 17 a 23 dBm.
2. ruido
Todos los amplificadores, incluidos los amplificadores ópticos, introducen ruido durante el proceso de amplificación, de modo que la señal de salida siempre es más ruidosa que la señal de entrada. El rendimiento de ruido de un amplificador óptico se caracteriza por su Figura de ruido (NF), que se define como la relación de la relación señal a ruido (SNR) en la salida del amplificador a una SNR ideal en la entrada. Dado que existe una relación uno a uno entre el NF de un amplificador y el rendimiento de un enlace óptico, es esencial que el NF se mantenga lo más bajo posible. El NF depende de la tecnología utilizada para el amplificador, así como de la ganancia, con un amplificador de mayor ganancia que generalmente tiene un NF más bajo.
3. Propiedades dinámicas
Otra propiedad importante de los amplificadores ópticos es su respuesta a los cambios dinámicos en la potencia de entrada. Idealmente, la ganancia de un amplificador no debería cambiar en absoluto cuando cambia la potencia de entrada, sin embargo, esto no es posible cuando el amplificador funciona en o cerca de la potencia máxima de salida. En este caso, es esencial que el amplificador responda lo suficientemente lento como para que su ganancia esté determinada solo por la potencia de entrada promedio y no se vea afectada por cambios rápidos (por ejemplo, debido a la modulación de datos).
Los amplificadores que responden demasiado rápido pueden ser ruidosos y no manejan bien múltiples canales. Esto se debe a que cuando hay múltiples canales, la ganancia de un canal puede cambiar según si los otros canales tienen un 0 o 1, un efecto conocido como modulación de ganancia cruzada. Incluso si hay un solo canal de alta potencia cerca de la saturación, podría producirse una distorsión ya que los 0 experimentarán una ganancia diferente a la de los 1.
Por otro lado, incluso si el amplificador tiene una respuesta lenta, también debería ser capaz de manejar cambios repentinos a largo plazo en la potencia de entrada promedio. Tales cambios repentinos pueden ocurrir, por ejemplo, debido a la adición / caída de canales (especialmente en redes reconfigurables dinámicamente) o la conmutación de protección y restauración. En tales casos, el amplificador puede experimentar grandes variaciones temporales de ganancia (conocidas como "transitorios") que deben ser suprimidas tanto como sea posible por el mecanismo de control del amplificador. En ausencia de una supresión transitoria adecuada, los transitorios de ganancia podrían acumularse a través de una cadena de amplificador, lo que provocaría una gran potencia y / o sobretensiones de SNR en el receptor.
Para resumir, el amplificador óptico ideal debe admitir la operación multicanal en una banda de longitud de onda lo más amplia posible, proporcionar una ganancia plana en un amplio rango de ganancia dinámica, tener una alta potencia de salida saturada, bajo ruido y una supresión transitoria efectiva. Estas propiedades deben lograrse manteniendo un bajo consumo de energía, un tamaño pequeño y un bajo costo. Afortunadamente, la tecnología EDFA ha avanzado hasta el punto de que muchas de estas características se pueden proporcionar simultáneamente. Ahora ya sabes, el amplificador óptico ideal es el amplificador EDFA.
