Amaliy mashg‘ulot№11. Mavzu: Optik transport tarmoqlarida budjetni xisoblash Ishdan maqsad

Amaliy mashg‘ulot№13


Mavzu: Optik kuchaytirgichlarning asosiy parametrlarini tadqiq qilish


Ishdan maqsad: Toli optik aloqa tarmoqlarida qo‘llaniluvchi EDFA turidagi optik kuchaytirgichlarning parametrlarini xisoblash


Nazariy qisim

Optik kuchaytirgichlar quyidagi parametrlar bilan tavsiflanadi:

Kuchaytirish koeffitsenti. Bu parametr chiqish signalining quvvati kirish signalining quvvatiga nisbatan necha marta katta ekanligini ko‘rsatadi.
G=P_chiq / R_kir (8.1)

bu yerda P_chiq va R_kir - mos ravishda kuchaytirgichning kirishidan va chiqishidagi nurlanish signali quvvati. Logarifimik ko‘rinishdagi bu kattalik

g=lgG (8.2)
munosabat bilan aniqlanadi.
Kuchaytirish koeffitsentining kattaligi, avval takidlab o‘tilganidek kirish signalining quvvatga bog‘liq va signal kirish quvvatining kamayishi bilan o‘zining eng katta qiymatiga intiladi.
To‘yinish quvvati. Bu parametr optik kuchaytirgichning chiqish quvvatining eng katta qiymatini ko‘rsatadi. Tolali optik aloqa tizimlaridagi regeneratsiya punktlari orligidagi masofa chiqish quvvatining ana shu qiymati bilan belgilanadi. Katta quvatli erbiyli tolali kuchaytirgichlarda bu ko‘rsatkich 36dBm (4Vt) dan ortishi mumkin.
Kuchaygan spton nurlanish quvvati. Bu parametrning mohiyatini aralashmali tolali kuchaytirgich misolida ko‘rib chiqamiz. Kirish signali bshlmagan holda tolali optik kuchaytirgich fotonlarning spontan nurlanishi manbai bo‘lib hizmat qiladi. Nurlanish spektirining ko‘tinishi, biz yuuqorida ko‘rib o‘tganimizdek, erbiy ionlari energetik sathlarning o‘zaro joylashuvi va elektronlarning bu sathlar bo‘yicha ststistik taqsimoti bilan belgilanadi. Spontan tarzda hosil bo‘lgan fotonlar tolaning aktiv qismi bo‘ylab tarqalib, o‘ziga aynan o‘xshash-o‘shanday to‘lqin uzunligiga, faza qutublanishiga va tarqalish yo‘nalishiga ega bo‘lgan fotonlar hosil qiladilar. Bunday fotonlarning natijaviy spektri kuchaygan spontan nurlanish deb ataladi. Bu nurlanishni quvvati 1Gs chastotaga nisbatan boholanadi va Vt/Gs larda o‘lchanadi. Agar optik kuchaytirgich kirishiga lazerdan signal berilsa, lodin spontan nurlanishning kuchayishiga olib keladigan energetik o‘tishlarning bir qismi ana shu signal ta’sirida yuz beradi va uning kuchayishiga olib keladi. Shunday qilib, nafaqat foydali signalning kuchayishi, shuningdek, spontan nurlanishning kuchsizlanishi ham sodir bo‘ladi(8.1-rasm).
Kuchaytirilgan spontan nurlanishning quvvati va optik kuchaytirgichning kuchaytirish koeffitsenti orasidagi munosabat quyidagi ifoda bilan aniqlanadi:

R_{kuch.spon.nurl} = hνn_sp(G-1)/ή, (8.3)

bu yerda n_sp –spontan eligssiya koeffitsenti, ή-nurlanishning kvant samaradorligi (bu kattalik energetik o‘tishlar chog‘ida har bir shtish tufayli hosil bo‘ladigan fotonlarning shrtacha sonini ko‘rsatadi).
Shovqin omili. Bu kattalik quyidagi nisbat bilan aniqlanadi:

NF=(P_s.kir/P_sh.kir )/(P_s.chiq/P_sh.chiq ) (8.4)

8.1-rasm. Tolali optik kuchaytirgichning chiqish nurlanish spektri:

1-kirish signali mavjud bo‘lmagan hol;
2- kirish signali mavjud bo‘lgan hol.

Shuni ta’kidlash joizki, kirishdagi shovqin quvvati kvant jixatidan cheklangan minimal kattalik bo‘lib, uning qiymati vakuumning nolinchi fluktuatsiyalari bilan belgilanadi:

R_sh.kir=hν∆ν . (8.5)
Chiqishdagi shovqin quvvati kuchaygan spontan nurlanish quvvatidan va kuchytirgich orqali o‘zgarishsiz o‘tgan vakumning nolinchi fluktuatsiyalari quvvatidan tarkib topadi:

P_sh.chiq =R_{kuch.spon.nurl}+hν∆ν. (8.6)

Agar P_s.kir/P_s.kir =G ekanligi e’tiborga olinsa, shovqin omilini kuchaytirish koeffitsenti va kuchaygan spontan nurlanish quvvati orqali quyidagicha ifodalash mumkin:
NF=(1+P_{kuch.spon.nurl.}/hν∆ν)/G. (8.7)