เลือกเครื่องขยายสัญญาณแสงในอุดมคติโดยคุณสมบัติ
เมื่อซื้อแอมป์ออปติคัลเราควรพิจารณาอะไรนอกเหนือจากราคา แน่นอนมันมีคุณภาพ แต่เราจะตัดสินคุณภาพได้ดีหรือไม่? ถ้าอย่างนั้นก็มาดูสรรพคุณ ส่วนใหญ่มีสามด้านที่จะต้องพิจารณาเกี่ยวกับคุณสมบัติของแอมป์ออปติคัล
1. กำไร, กำลังไฟฟ้าเข้าและกำลังขับ
คุณสมบัติพื้นฐานที่สุดของแอมพลิฟายเออร์ออปติคัลคือผลกำไรจากการดำเนินงานซึ่งเป็นปริมาณที่จะขยายสัญญาณออปติคัลอินพุต โดยทั่วไปแล้วเกนจะวัดเป็นเดซิเบลและอยู่ในช่วง 10 ถึง 30 เดซิเบล อัตราขยายที่ 10 เดซิเบลหมายถึงสัญญาณแสงอินพุทถูกขยายโดยปัจจัย 10 ในขณะที่อัตราขยาย 30 เดซิเบลหมายความว่าสัญญาณแสงแบบอินพุทถูกขยายโดยปัจจัย 1000
แอมพลิฟายเออร์บางตัวได้รับการออกแบบให้ทำงานด้วยอัตราขยายที่ตั้งไว้ล่วงหน้าเพียงครั้งเดียวในขณะที่แอมพลิฟายเออร์อื่นสามารถรองรับช่วงของค่าการขยายการทำงานได้ นอกจากการขยายแล้วแอมพลิฟายเออร์ยังมีช่วงของกำลังแสงอินพุตและเอาต์พุตที่รองรับ โดยเฉพาะอย่างยิ่งข้อมูลจำเพาะที่สำคัญของเครื่องขยายเสียงคือกำลังขับสูงสุดที่สามารถรองรับได้หรือที่เรียกว่ากำลังขับอิ่มตัว พารามิเตอร์นี้มักมีความสำคัญในการกำหนดต้นทุนของเครื่องขยายเสียง
แอมพลิฟายเออร์แบบออพติคอลสามารถพูดได้อย่างกว้างขวางว่าเป็นช่องทางเดียวหรือหลายช่องทาง (WDM) เนื่องจากชื่อของพวกเขาหมายถึงตัวขยายช่องสัญญาณเดียวได้รับการออกแบบเพื่อขยายเฉพาะช่องสัญญาณแสงเดียวซึ่งสามารถอยู่ที่ใดก็ได้ภายในวงดนตรีที่ระบุเช่น C-band (1528 ถึง 1564 nm) แอมพลิฟายเออร์แบบช่องทางเดียวเช่น C-band EDFA (แอมเบียมเสริมแอมพลิไฟเออร์ไฟเบอร์) สามารถทำงานได้ในช่วงกว้างของผลการดำเนินงานที่หลากหลายและต้องการกำลังขับค่อนข้างต่ำ
ในทางกลับกันแอมพลิฟายเออร์ WDM ได้รับการออกแบบมาเพื่อใช้งานเมื่อจำนวนช่องสัญญาณใด ๆ (ภายในย่านความถี่ที่ระบุ) ถูกป้อนเข้ากับเครื่องขยายเสียง คุณสมบัติที่สำคัญของแอมพลิฟายเออร์ WDM คืออัตราขยายแบนซึ่งเป็นความแตกต่างของอัตราขยายสำหรับช่องสัญญาณที่แตกต่างกัน หากอัตราขยายไม่แบนช่อง WDM ที่แตกต่างกันจะมีอัตราขยายที่แตกต่างกันซึ่งสามารถสะสมตามสายโซ่ของเครื่องขยายเสียงที่นำไปสู่ความไม่ตรงกันขนาดใหญ่ระหว่างช่องสัญญาณที่ส่วนท้ายของลิงก์
เพื่อรักษาอัตราขยายที่คงที่แอมพลิฟายเออร์ WDM ต่ำสุดส่วนใหญ่รองรับการทำงานเพียงครั้งเดียวหรือช่วงอัตราขยายที่ค่อนข้างแคบ แอมพลิฟายเออร์ WDM ที่ให้ทั้งอัตราขยายแบนและช่วงขยายการทำงานขนาดใหญ่ต้องการการออกแบบที่ซับซ้อนมากขึ้น นอกจากนี้เพื่อให้ได้ความเรียบแอมพลิฟายเออร์ WDM จะต้องจัดหาช่วงพลังงานอินพุทแบบไดนามิกที่มีขนาดใหญ่เพื่อรองรับสภาวะอินพุตที่แตกต่างกันซึ่งอาจมีจำนวนช่องสัญญาณใด ๆ จาก 1 ถึง 80 นอกจากนี้เพื่อรองรับจำนวนช่องสัญญาณสูงสุดแอมพลิฟายเออร์ WDM ต้องการกำลังขับที่ค่อนข้างอิ่มตัวซึ่งโดยทั่วไปอยู่ในช่วง 17 ถึง 23 dBm
2. เสียงรบกวน
แอมพลิฟายเออร์ทั้งหมดรวมถึงแอมพลิฟายเออร์ออปติคอลแนะนำเสียงในระหว่างกระบวนการขยายสัญญาณเพื่อให้สัญญาณเอาต์พุตนั้นดูดีกว่าสัญญาณอินพุตเสมอ ประสิทธิภาพเสียงของแอมพลิฟายเออร์ออปติคัลนั้นมีลักษณะเป็น Noise Figure (NF) ซึ่งถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน (SNR) ที่เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์กับ SNR ในอุดมคติที่อินพุต เนื่องจากมีความสัมพันธ์แบบหนึ่งต่อหนึ่งระหว่าง NF ของเครื่องขยายเสียงและประสิทธิภาพของลิงค์ออปติคอลจึงเป็นสิ่งสำคัญที่ NF ควรเก็บไว้ให้ต่ำที่สุดเท่าที่จะทำได้ NF ขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีที่ใช้สำหรับแอมพลิฟายเออร์เช่นเดียวกับอัตราขยายด้วยแอมพลิฟายเออร์ที่สูงกว่ามักจะมี NF ต่ำกว่า
3. คุณสมบัติแบบไดนามิก
คุณสมบัติที่สำคัญอีกประการของเครื่องขยายเสียงคือการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงแบบไดนามิกของกำลังไฟฟ้าเข้า ตามหลักการแล้วผลที่ได้จากแอมพลิฟายเออร์ไม่ควรเปลี่ยนแปลงเลยเมื่อกำลังไฟฟ้าเข้าเปลี่ยนไปอย่างไรก็ตามมันเป็นไปไม่ได้เมื่อแอมป์ทำงานที่หรือใกล้กับกำลังไฟสูงสุด ในกรณีนี้มันเป็นสิ่งสำคัญที่เครื่องขยายเสียงตอบสนองช้าพอที่จะได้รับการพิจารณาโดยกำลังไฟเข้าเฉลี่ยเท่านั้นและไม่ได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว (ตัวอย่างเช่นเนื่องจากการปรับข้อมูล)
เครื่องขยายเสียงที่ตอบสนองเร็วเกินไปอาจมีเสียงดังและไม่รองรับช่องสัญญาณหลายช่อง นี่เป็นเพราะเมื่อมีหลายแชนเนลกำไรของหนึ่งแชนเนลอาจเปลี่ยนไปตามแชนเนลอื่น ๆ ที่มี 0 หรือ 1 ผลกระทบที่รู้จักกันในชื่อการปรับข้ามกำไร แม้ว่าจะมีช่องสัญญาณกำลังสูงเดียวใกล้กับความอิ่มตัว แต่การบิดเบือนอาจเกิดขึ้นเนื่องจาก 0 จะได้รับผลตอบแทนที่แตกต่างจากของ 1
ในทางตรงกันข้ามแม้ว่าเครื่องขยายเสียงจะตอบสนองช้าก็ควรที่จะสามารถจัดการกับการเปลี่ยนแปลงในระยะยาวอย่างฉับพลันในกำลังไฟฟ้าเข้าเฉลี่ย การเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันดังกล่าวสามารถเกิดขึ้นได้เช่นเนื่องจากการเพิ่ม / ลดช่อง (โดยเฉพาะในเครือข่ายที่กำหนดค่าใหม่แบบไดนามิก) หรือการป้องกันและการคืนค่าการสลับ ในกรณีเช่นนี้เครื่องขยายเสียงอาจประสบกับความแปรปรวนของผลประโยชน์ชั่วคราวจำนวนมาก (เรียกว่า "ชั่วคราว") ซึ่งจำเป็นต้องถูกระงับโดยกลไกการควบคุมเครื่องขยายเสียงให้มากที่สุด ในกรณีที่ไม่มีการปราบปรามชั่วคราวที่เหมาะสมอัตราขยายชั่วคราวอาจสะสมอยู่เหนือสายของเครื่องขยายเสียงซึ่งนำไปสู่พลังงานขนาดใหญ่และ / หรือ SNR กระชากที่ผู้รับ
โดยสรุปแล้วแอมพลิฟายเออร์ออพติคอลที่ดีที่สุดควรรองรับการทำงานแบบหลายช่องสัญญาณที่กว้างที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้สำหรับช่วงความยาวคลื่นให้อัตราขยายคงที่ในช่วงอัตราขยายไดนามิกขนาดใหญ่มีกำลังส่งออกอิ่มตัวสูง คุณสมบัติเหล่านี้ควรจะประสบความสำเร็จในขณะที่รักษาการใช้พลังงานต่ำขนาดเล็กและต้นทุนต่ำ โชคดีที่เทคโนโลยี EDFA ได้พัฒนาไปจนถึงจุดที่คุณสมบัติเหล่านี้มากมายสามารถให้พร้อมกัน ตอนนี้คุณรู้แล้วว่าแอมพลิฟายเออร์ออพติคอลในอุดมคติคือแอมพลิฟายเออร์ EDFA
