Лабораторная: Характеристика оптического усилителя EDFA

Лабораторная работа, часть 1
Цель:
Рассмотреть принцип построения однополосной одноволоконной однокабельной ВОСП; изучить изменение уровня мощности оптического излучения при прохождении через оптический линейный тракт.
Рис. 1. Структурная схема одноволоконного однополосного ОЛТ
Функциональные элементы: Г -- генератор оптического излучения;
ОРУ -- оптическое развязывающее устройство; ⊳ - оптический усилитель.
Таблица 1 -- Значения мощности сигнала в ключевых точках ОЛТ, дБ


Рис. 2. Диаграмма уровней
Затухание сигнала на ОРУ составило:
αОРУ=Pвх.ОРУ−Pвых.ОРУ=−5 дБ.αОРУ=Pвх.ОРУ−Pвых.ОРУ=−5 дБ.
Усиление усилителя составило:
S=Pвых.УС−Pвх.УС=35 дБ.S=Pвых.УС−Pвх.УС=35 дБ.
Затухание линии:
αЛС=Pвх.ЛС−Pвых.ЛС=−36 дБ.αЛС=Pвх.ЛС−Pвых.ЛС=−36 дБ.

---

Лабораторная работа, часть 2
Цель:
Определить основные параметры одиночной замкнутой системы (ОЗС); сделать выводы об устойчивости ОЗС; изучить изменение уровня мощности оптического излучения при прохождении через оптический линейный тракт.
Рис. 3. Структурная схема однополосной одноволоконной однокабельной ВОСП.
Функциональные элементы: ТА -- телефонный аппарат; ТУ -- транзитный удлинитель; ДС -- трансформаторная дифференциальная система; ОРУ -- оптическое развязывающее устройство; ⊳ -- оптический усилитель.
При подаче сигнала с ТА структурная схема выглядит следующим образом
В прямом направлении
В обратном направлении
Рис. 4. Подача сигнала с ТА
Из рис. 4 видно, что уровень сигнала (затухание и усиление) изменяется при прохождении через линию ОЛТ. Аналогично в обратном направлении.
Проведем необходимые расчеты.
Затухание сигнала на ТУ:
αТУ=Pвх.ТУ−Pвых.ТУ=0−(−3,5)=3,5 дБ.αТУ=Pвх.ТУ−Pвых.ТУ=0−(−3,5)=3,5 дБ.
Затухание сигнала на ДС:
αДС=Pвх.ДС−Pвых.ДС=−3,5−(−13 )=9,5дБ.αДС=Pвх.ДС−Pвых.ДС=−3,5−(−13 )=9,5дБ.
Затухание сигнала на ОРУ:
αОРУ=Pвх.ОРУ−Pвых.ОРУ=0−(−4,5 )=4,5дБ.αОРУ=Pвх.ОРУ−Pвых.ОРУ=0−(−4,5 )=4,5дБ.
Затухание линии передачи:
αЛС=Pвх.ЛС−Pвых.ЛС=−4,5−(−34,5)=30 дБ.αЛС=Pвх.ЛС−Pвых.ЛС=−4,5−(−34,5)=30 дБ.
Усиление усилителя составило (Центральная часть):
S=Pвых.УС−Pвх.УС=0−(−39)=39 дБ.S=Pвых.УС−Pвх.УС=0−(−39)=39 дБ.
Определим порог генерации ОЗС изменяя переходное затухание ОРУ.
При снижении переходного затухания с 55 дБ до 35 дБ одиночная замкнутая система генерирует. Это явление изображается возникновением света на выходе оптического усилителя -- рис. 5.
Рис. 5. Генерация ОЗС
Определим запас устойчивости:
X=(A4−21+A4−22)−(Sy1+Sy2)X=(A4−21+A4−22)−(Sy1+Sy2)
X=(55+55)−(39+39)=32 дБ.X=(55+55)−(39+39)=32 дБ.
Устойчивость ОЗС:
σ=A4−21+A4−222−Sy1+Sy22,σ=2A4−21+A4−22−2Sy1+Sy2,
σ=55+552−39+392=16 дБ.σ=255+55−239+39=16 дБ.
Вывод: При увеличении усиления каждого из усилителей на величину превышающую или равную 16 дБ, приведет возникновению генерации, следовательно, при значения усиления 55 дБ сделает систему ОЗС неустойчивой.

---

Лабораторная работа, часть 3
Цель:
Снять амплитудную и амплитудно-частотную характеристику оптического усилителя.
Рис. 6. Структурная схема оптического усилителя EDFA.
Оптический усилитель на оптическом волокне, легированном эрбием (EDFA). P₁, dB и P₂, dB входной и выходной уровень мощности сигнала соответственно.
Запишем значения АЧХ для разных уровней входной мощности сигнала и длины волны.
Таблица 2 -- АЧХ Усилителя



Как видно по данным из таблицы 2 амплитудная характеристика справедлива для всего диапазона длин волн.
Рис. 7. Амплитудная характеристика усилителя
Порог выходной мощности составляет 13 дБ.
Рис. 8. АЧХ для длины волны 1560 нм
Вывод: Порог усиления для изучаемого оптического усилителя составил 13 дБ.Показать/скрыть дополнительное описание