Расчет числа каскадов линейных EDFA

На рис. 12 показана типовая диаграммы мощности сигнала в процессе распространения, а также процесс накопления шума в линии из каскада усилителей EDFA. Каждый усилитель осуществляет усиление сигнала (коэффициент усиления (дБ) и вносит определенный уровень шума (Вт). Далее будем пренебрегать мощностью шума нулевых флуктуаций.

Рис.12.

Диаграммы мощности в межрегенерационной линии с каскадом усилителей EDFA

Обозначим удельное затухание в волокне (дБ/км), тогда полное затухание на длине (км) сегмента между EDFA составляет . Ниже приведены основные соотношения, описывающие процессы затухания в линии и усиление на EDFA для полезного сигнала и шума:

, , (8)/(9)

, , (10)/(11)

где введены обозначения ,,, соответственно для мощности входного и выходного сигнала, а также входного и выходного шума по отношению к усилителю . Оптические усилители характеризуются определенной мощностью насыщения выходного сигнала . Эффективная работа усилителя достигается при таком входном сигнале, когда выходной сигнал сравним с мощностью насыщения (обычно немного превосходит мощность насыщения) - при меньшем уровне входного сигнала возрастает удельный вес постоянной составляющей вносимого шума, а при большем уровне входного сигнала (следовательно и входного шума) происходит усиление только шума.. Таким образом, в идеально сбалансированной линии из каскада усилителей . Отсюда . Тогда, приравнивая соотношения (10) и (11) получаем . Пренебрегая уровнем шума в выходном сигнале от стартового регенератора, т.е. положив , для отношения сигнал/шум на выходе k-го усилителя находим: дБ. И окончательно, если мощность сигнала и шума указана в дБм, запишем это соотношение в виде:

(дБ), (12)

где (дБм), значение нужно подставлять в Гц.

Как видно из (12), SNR падает с ростом числа каскадов EDFA. Допустимая величина SNR сильно зависит от сетевого/телекоммуникационного стандарта. По этой причине выбор оптических усилителей с теми или иными параметрами, равно как расчет максимального число усилителей в регенерационной линии и максимальной протяженности сегментов, должны проводится строго в соответствии с планируемым сетевым приложением. Например, если в мультиплексных каналах одновременно будут использоваться сетевые стандарты: ATM/STM-1, ATM/STM-4, Gigabit Ethernet, STM-16, то достаточно удовлетворить самому жесткому требованию на SNR из них, в данном случае это - STM-16.