Transcript Power Amplifiers

Power Amplifiers
Hooman Nabovati
Sadjad University
‫مقدمه‬
‫‪ ‬ي ككيت قنن ككرت اا ككدست ككننات ن ككا نات و ككرت ككهتو ككآناب ت ككنناتن تن ككهت ننم ك ك قآ ت تن ككد ت ككدي ت تنك كهت‬
‫لكتريكيت قننرتميت اد‪.‬‬
‫‪ ‬قننرت اادستهبات نناتب آبنتوبدست رت ت نز ترت زت كر نت اادستهب(نبزتوبز دستهب) ه تاد‪.‬‬
‫‪Optical amplifier‬‬
‫‪2‬‬
‫مکبنهبیتقر نتگرفت ت قنیرکاادست ننیتت‬
‫‪.1‬‬
‫‪.2‬‬
‫‪.3‬‬
‫قنیرتکاادستهبیت ن‬
‫قنیرکاادسهبیتن یتخط‬
‫پیشت قنیرتق ت زت شکبنوبزی‬
‫‪Optical amplifiers‬‬
‫‪3‬‬
‫پبن مترهبات قننرت اادست‪ -‬بهرس ‪:‬‬
‫‪ ‬مقد نتبهرستنهت ننت ليت زتن نطهتزنرتندورتمي يد‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪ :g0‬مقد نت جتبهرست‬
‫‪ :ώ‬فرکبنست ننیتویناب ت بنیدستشدست‬
‫‪ :P‬ن ت ننیتویناب ت بنیدستشدست‬
‫‪ : Ps‬ن ت ش بعتکهت ب هتنهتپبن مترت‪ ( T1‬زمب تفلنئنن نستتشعشعت)‬
‫‪ :T2‬زمب ت ن مشت جمعیت‬
‫‪ :ώ0‬فرکبنست قب ته هت یت‬
‫‪spring 1386‬‬
‫‪4‬‬
‫پبن مترهبات قننرت اادست‪ -‬بهرس ‪:‬‬
‫‪spring 1386‬‬
‫‪5‬‬
‫پبن مترهبات قننرت اادست‪ -‬بهرس ‪:‬‬
‫‪spring 1386‬‬
‫‪6‬‬
‫ننات قننرت اادست‪:‬‬
‫‪ ‬با در نظر گرفتن ‪: Shot Noise‬‬
‫‪spring 1386‬‬
‫‪7‬‬
‫ن عت قنیرکاادسهبیت ننی‬
Semiconductor Optical Amplifiers
1.
1.
2.
2.
3.
8
Fabry Perot Amplifier
Traveling Wave Amplifier
Raman Effect Amplifier
Rare earth doped fiber amplifier
Optical amplifiers
‫)‪Fabry-Perot Amplifier(FPA‬‬
‫‪ ‬هاگبمی که یک ویناب ننی نه بحیه فعب دن ‪ FPA‬عمب شند نی د جه عقب جلن مین د عم‬
‫قنیرکاادگی غبز میگردد ‪ .‬قتي شدت نن ز یک مقد ن و ب ه نیشتر شند‪ ،‬ز جه تهبيي که ضریب نبز ببش‬
‫کمتری د ند خبنج مي گردد‪.‬‬
‫‪ ‬پهاباتنب دت ميتد ن د‪.‬‬
‫‪ ‬ضرنبت نعكبست جنست‪ ( R=0.3‬مترت زتديندتلیزن)‬
‫‪Optical amplifier‬‬
‫‪9‬‬
‫)‪Traveling-Wave Amplifier(TWA‬‬
‫‪ ‬دنت تنز ككبنستنیت م ك ده ككدت تد ن یتهم ككب تو ككبخ بنت‪ FPA‬و ككرتن ككبت ی ككرت ككب تتک ككهتض ككرنبت نعک ككبستو ككطن ت ت‬
‫محك ككد دت وك ككر(حك ككد د‪ .) 10-3-10-4‬وك ككیناب ت ن دیتفقك ككطتیك ككکتنك ككبنتدنتهاگك ككب تگ شك ككت ت زت ك ككن ت‪ TWA‬قنیك ككرت‬
‫میشند‪ .‬نابنر یرت ن ت‪ TWA‬نر یت قنیرتمابوبتنبیدتن برتنهت‪ FPA‬نیشترتنبشد‪.‬‬
‫‪ ‬پهاباتنب دتخنب‪ BW>30nm‬مابوبتنر اتوي تهبا‪. WDM‬‬
‫‪Optical amplifier‬‬
‫‪10‬‬
‫مزايا و معايب ‪SOA‬‬
‫‪‬مزايا‬
‫‪ ‬گستره طول موج هاي كاري وسيع (‪)1250-1650 nm‬‬
‫‪ ‬قیمت پایین با ارزش تولیدی باال‬
‫‪ ‬قابليت مجتمع شدن با ديگر اجزا‬
‫‪‬معايب‬
‫‪:‬‬
‫‪ ‬باال بودن تلفات کوپلنیگ‬
‫‪ ‬حساسيت پالریزاسیون (حدود‪) 0.5 dB‬‬
‫‪ ‬ايجاد تداخل بین كانال هاي شديد‬
‫‪ ‬نویز فیگر باال‬
‫‪Optical amplifier‬‬
‫‪11‬‬
‫‪Raman Amplifier‬‬
‫‪ ‬اي ننو ت و ننتكنن ننده ب ننر اس ننا پراكن نند‬
‫رامن ن ن ننو ت ر ن ن ن ن شن ن ن ننده (‪ )SRS‬عمن ن ن ننل‬
‫م كند‪.‬‬
‫‪ ‬ت و ننت كننننده ‪ Raman‬باينند بننا ين‬
‫پرتن ننو شن ننديد پمن ننف شن ننود تن ننا گن ننین كن ننا را‬
‫فراهم كند‪.‬‬
‫‪ ‬پرت ننو س ننيگنال ب ننراي ت و ننت ش نندن باين ند‬
‫فركانسن ن ن نناز پن ن ن ننايین تن ن ن ننر از پمن ن ن ننف داشن ن ن ننت‬
‫باشد‪(13.2 THz).‬‬
‫‪Optical amplifier‬‬
‫‪12‬‬
‫‪Raman Amplifier‬‬
‫‪ ‬فوتون پمف شده بخشاز از انرژي خود را براي ايجاد فوتون ديگنري بنا اننرژي كمتنر درفركنان‬
‫پننايينتر از دسننت م ن دهنند‪ .‬انننرژي باقيمانننده ي ن ورننعيت اررعاونناز در مول ننولهنناي سننيليها ب ن‬
‫وجود م آورد‪.‬‬
‫‪Optical amplifier‬‬
‫‪13‬‬
‫ما يب تمعبيبت قننرت اادست‪Raman‬‬
‫‪‬مزايا‬
‫‪ ‬قابليت استفاده در گستره ‪1250-1650 nm‬‬
‫‪ ‬پهناي باند مناسب (ي پمف ‪ ، 30 nm‬چنديو پمف بيش از ‪) 90 nm‬‬
‫‪ ‬نویز فیگر بسيار كم( كمتر از ‪) 1dB‬‬
‫‪‬معايب‬
‫‪ ‬تداخل بین كانال ها‬
‫‪ ‬توان پمف باال‬
‫‪Optical amplifier‬‬
‫‪14‬‬
‫)‪REDFA (Rare Earth Doped Fiber Amplifier‬‬
‫‪‬قطع اي از فيبر را ب طول ‪ 10‬متر ب يه ازعناصر خنانواده النتانيندها بنا عندد اتمن ‪ 57‬تنا ‪ 71‬آاليينده‬
‫م كنيم‬
‫‪ ‬اربيم )‪(Erbium‬‬
‫‪ ‬پرازئوديميم )‪(Praseodymium‬‬
‫‪ ‬نئو ديميم )‪(Neodymium‬‬
‫‪Optical amplifier‬‬
‫‪15‬‬
‫)‪EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier‬‬
‫‪ ‬بهتن ن ن ن ن ن ن ن ن ن ن ن ن ن ن ننريو و پركن ن ن ن ن ن ن ن ن ن ن ن ن ن ن نناربردتر و‬
‫نوع‪ REDFA‬است‪.‬‬
‫‪ ‬گسننتره طننول مننوج بننین ‪1530-‬‬
‫‪ 1570 nm‬را ت و ننت م ن‬
‫نماينند بن همننین علننت ت و ننت كنننده‬
‫مناس ن ن ن ن ننيز ب ن ن ن ن ننراي سيس ن ن ن ن ننتم ه ن ن ن ن نناي‬
‫‪ WDM‬است‪.‬‬
‫‪Optical amplifier‬‬
‫‪16‬‬
‫عمل رد ‪EDFA‬‬
‫‪ ‬بهتريو عمل رد وقتز است ك پرتو پمف در طول موج ‪ 980 nm‬باشد‪.‬‬
‫‪Optical amplifier‬‬
‫‪17‬‬
‫نژگيتهباتبهرست‪EDFA‬‬
‫‪ ‬ي سننان ندننودن بهننره در همن طننول مننوج هننا در لينن هنناي‬
‫‪ WDM‬بلن ن ن ن ن ن ن ن نند ب ن ن ن ن ن ن ن ننا رع ن ن ن ن ن ن ن ننداد ز ن ن ن ن ن ن ن ننادي ت و ن ن ن ن ن ن ن ننت‬
‫كننننده(‪ 2000-3000 km‬بننا ‪ 80‬ت و ننت‬
‫كننده) ايجاد مشهل م كند‪.‬‬
‫‪Optical amplifier‬‬
‫‪18‬‬
‫ما يب تمعبيبت‪EDFA‬‬
‫‪‬مزايا‬
‫‪ ‬گین باال( حدود ‪) 50 dB‬‬
‫‪ ‬توان خروجی باال(بيش از ‪)100mw‬‬
‫‪ ‬نویز فیگر پایین( حدود ‪) 4dB‬‬
‫‪ ‬حساسیت پالریزاسیون کم حدود‪0.01-0.1 dB‬‬
‫‪ ‬تلفات جا اندازي كم‬
‫‪ ‬تداخل بین كانالها كم و اعوجاج پايین‬
‫‪ ‬مندع پمف پر بازده‬
‫‪‬معايب‬
‫‪ ‬عدم قابليت مجتمع شدن با ساير اجزا‬
‫‪ ‬ناهمواري طيف بهره‬
‫‪Optical amplifier‬‬
‫‪19‬‬
‫)‪PDFA(Praseodymium Doped Fiber Amplifier‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫قنن ك ك ك ككرت اا ك ك ك ككدسته ك ك ك ككباتفآ ك ك ك كرت يآ ك ك ك ككدستش ك ك ك ككدستن ك ك ك ككهت‬
‫پر زئنديمآ ت هتنر ات‪ 1300nm‬مابوباد‪.‬‬
‫ككن تمككنجتپمككاتپكرتنككبزدست‪ 1017nm‬نككبتلیككزنتگككبلآ ت‬
‫نونآدتميتنبشد‪.‬‬
‫بهرست ميتدنتحد دت‪ 12dB‬د ن د‪.‬‬
‫زتشيشك ك ككهتهك ك ككباتفلنئنننك ك ككدتزنر ك ك ككن آ )‪(ZBLAN‬‬
‫و بدستميت ااد‪.‬‬
‫ك ككن تعم ك كرتحبم ك ك تب ك ككآبنت ن ك ككبست وك ككر‪( .‬دنتحك ككد دت‬
‫‪) 100ns‬‬
‫نبزدست ن نميت‪ 4%‬د ن د‪.‬‬
‫‪Optical amplifier‬‬
‫‪20‬‬
‫)‪NDFA(Neodymium Doped Fiber Amplifier‬‬
‫‪ ‬قننرت اادستهباتفآ رت يآدستشدستنهت ئنديمآ ت هتنر اتنب دت‪ 1300nm‬مابوباد‪.‬‬
‫‪ ‬بهرستب آبن ميتد ن د‪.‬‬
‫‪ ‬گ ككترست‪ 1310-1360nm‬دنتشيشككهتهككباتفلنئنننككدتزنر ككن آ )‪ 1360-1400nm (ZBLAN‬دنتشيشككهت‬
‫هباتوآلآكبتد ن د‪.‬‬
‫‪ ‬ن تمنجتهباتپماتپرتنبزدستت‪ 810nm 795nm‬ميتنبشاد‪.‬‬
‫‪ ‬ن تعمرتحبم ت ن بست ور‪( .‬دنتحد دت‪) 390 µs‬‬
‫‪ ‬د ن اتنبزدست ن نميتب آبنتپبيآنيته تاد‪.‬‬
‫‪ ‬نناتفآنرتمابوبت ورت مبت هتنهتخنبيت‪. EDFA‬‬
‫‪Optical amplifier‬‬
‫‪21‬‬
‫جدول م ايس س نوع ت و ت كننده‬
Gain
Wavelength
Bandwidth(3dB)
SOA
EDFA
RAMAN
>30
>40
>25
1250-1650
dB
1530-1570 1250-1650 nm
60
30-60
Polarization
<0.5
0
0
dB
Noise Figure
8
4
1
dB
Pump Power
<400 mA
25 dBm
>30 dBm
Yes
No
No
Size
compact
rack
module
bulk
module
Cost
competitive
medium
high
Switchable
22
Pump
nm
dependent
Optical amplifier
EDFA
Raman
SOA
23
Optical amplifier