Escolha os amplificadores ópticos ideais pelas propriedades
Ao comprar um amplificador óptico, o que devemos considerar além do preço? Claro, é a qualidade. Mas como podemos determinar a qualidade boa ou não? Então vem para as propriedades. Existem basicamente três aspectos a serem considerados de acordo com as propriedades dos amplificadores ópticos.
1. Ganho, potência de entrada e potência de saída
A propriedade mais básica de um amplificador óptico é seu ganho operacional, que é a quantidade pela qual o sinal óptico de entrada é amplificado. O ganho é tipicamente medido em dB e está na faixa de 10 a 30 dB. Um ganho de 10 dB significa que o sinal óptico de entrada é amplificado por um fator de 10, enquanto um ganho de 30 dB significa que o sinal óptico de entrada é amplificado por um fator de 1000.
Alguns amplificadores são projetados para operar em um único ganho pré-definido, enquanto outros podem suportar uma gama de valores de ganho de operação, o que permite ao amplificador endereçar diferentes aplicações e funções. Além do ganho, um amplificador também é caracterizado pela gama de potências ópticas de entrada e saída suportadas. Em particular, uma especificação chave do amplificador é a potência de saída máxima que pode ser suportada, também referida como potência de saída saturada. Este parâmetro é frequentemente crítico na determinação do custo dos amplificadores.
De um modo geral, os amplificadores ópticos podem ser classificados como canal único ou multicanal (WDM). Como o próprio nome indica, os amplificadores de canal único são projetados para amplificar apenas um único canal óptico, que pode estar localizado em qualquer lugar dentro de uma banda específica, como a banda C (1528 a 1564 nm). Os amplificadores de canal único, por exemplo, o EDFA de banda C (Amplificador de Fibra Dopada com Erbium), podem normalmente operar sobre uma ampla faixa de ganhos operacionais, e requerem níveis relativamente baixos de potência de saída.
Em contraste, o amplificador WDM é projetado para operar quando qualquer número de canais (dentro de uma banda especificada) for inserido no amplificador. Uma propriedade importante dos amplificadores WDM é o ganho de planicidade, que é a variação do ganho para diferentes canais. Se o ganho não for plano, diferentes canais WDM terão ganhos diferentes, que podem se acumular ao longo de uma cadeia de amplificadores, levando a uma grande incompatibilidade entre os canais no final do link.
Para manter o ganho plano, a maioria dos amplificadores WDM de baixo custo suportam apenas um ganho operacional único ou um intervalo de ganho relativamente estreito. Os amplificadores WDM, que fornecem tanto ganho plano quanto uma grande faixa de ganho operacional, exigem um design mais complexo. Além de ganhar planicidade, os amplificadores WDM são necessários para fornecer uma ampla faixa de potência de entrada dinâmica, para suportar diferentes condições de entrada, onde qualquer número de canais de 1 a 80 pode estar presente. Além disso, para suportar a quantidade máxima de canais, os amplificadores WDM requerem uma potência de saída saturada relativamente alta, normalmente na faixa de 17 a 23 dBm.
2. Ruído
Todos os amplificadores, incluindo amplificadores ópticos, introduzem ruído durante o processo de amplificação, de modo que o sinal de saída é sempre mais ruidoso do que o sinal de entrada. O desempenho de ruído de um amplificador óptico é caracterizado pela sua figura de ruído (NF), que é definida como a relação entre a relação sinal-ruído (SNR) na saída do amplificador para um SNR ideal na entrada. Como existe uma relação de um-para-um entre a NF de um amplificador e o desempenho de uma ligação óptica, é essencial que a NF seja mantida tão baixa quanto possível. A NF depende da tecnologia usada para o amplificador, assim como o ganho, com o amplificador de ganho mais alto geralmente tendo NF mais baixo.
3. Propriedades Dinâmicas
Outra propriedade importante dos amplificadores ópticos é sua resposta a mudanças dinâmicas na potência de entrada. Idealmente, o ganho de um amplificador não deve mudar em nada quando a potência de entrada muda, no entanto, isso não é possível quando o amplificador opera na potência máxima de saída ou perto dela. Neste caso, é essencial que o amplificador responda devagar o suficiente para que seu ganho seja determinado apenas pela potência de entrada média e não seja afetado por mudanças rápidas (por exemplo, devido à modulação de dados).
Amplificadores que respondem rápido demais podem ser barulhentos e não lidam bem com vários canais. Isso ocorre porque, quando há vários canais, o ganho de um canal pode mudar de acordo com os outros canais, que têm 0 ou 1, um efeito conhecido como modulação de ganho cruzado. Mesmo se houver um único canal de alta potência perto da saturação, então a distorção pode ocorrer, já que os 0s experimentarão ganhos diferentes dos 1s.
Por outro lado, mesmo que o amplificador tenha uma resposta lenta, ele também deve ser capaz de lidar com mudanças repentinas de longo prazo na potência de entrada média. Tais mudanças repentinas podem ocorrer, por exemplo, devido ao canal add / drop (especialmente em redes reconfiguráveis dinamicamente) ou comutação de proteção e restauração. Nesses casos, o amplificador pode experimentar grandes variações temporárias de ganho (conhecidas como “transientes”) que precisam ser suprimidas o máximo possível pelo mecanismo de controle do amplificador. Na ausência de supressão transitória adequada, os transientes de ganho poderiam se acumular ao longo de uma cadeia de amplificador, levando a grandes surtos de energia e / ou SNR no receptor.
Resumindo, o amplificador óptico ideal deve suportar a operação multicanal por uma faixa de comprimentos de onda tão ampla quanto possível, fornecer ganho plano em uma ampla faixa de ganho dinâmico, ter alta potência de saída saturada, baixo ruído e supressão transiente efetiva. Essas propriedades devem ser alcançadas, mantendo baixo consumo de energia, tamanho pequeno e baixo custo. Felizmente, a tecnologia EDFA avançou até o ponto em que muitos desses recursos podem ser fornecidos simultaneamente. Agora você sabe, o amplificador óptico ideal é o amplificador EDFA.
