Проектирование информационно-коммуникационной оптической сети связи железной дороги

курсовая работа

2.2.1 Расчет мощности шума вносимого усилителем

Используемые оптические усилители имеют ряд отличительных особенностей. Одна из них состоит в том, что в отсутствии входного сигнала усилитель является источником спонтанного излучения фотонов. Спектр излучения зависит от формы энергетической зоны атомов эрбия и от статистического распределения заселенностей уровней зоны. Спонтанно образованные фотоны, распространяясь по волокну в активной зоне усилителя EDFA, тиражируются, в результате чего создаются вторичные фотоны на той же длине волны, с той же фазой, поляризацией и направлением распространения. Результирующий спектр спонтанных фотонов называется усиленным спонтанным излучением (ASE - amplified spontaneous emission). Его мощность нормируется в расчете на 1 Гц и имеет размерность Вт/Гц. Если на вход усилителя подается сигнал от лазера, то определенная доля энергетических переходов, ранее работавшая на усиленное спонтанное излучение, начинает происходить под действием сигнала от лазера, усиливая входной сигнал. Таким образом, происходит не только усиление полезного входного сигнала, но и ослабление ASE. Но, несмотря на это, необходимо все же учитывать шумы, вносимые оптическими усилителями. Накопленный шум влияет на качество передаваемого сигнала, и в случае уменьшения ОСШ ниже требуемого уровня необходима регенерация сигнала. Потому необходимо рассчитать максимально возможное количество усилителей оптического сигнала, расположенное между регенераторами.

Мощность усиленного одним оптическим усилителем спонтанного излучения можно найти по формуле:

, (2)

Где

h - постоянная планка, h = 6,6252 · 10-34 Вт·с2;

н - частота в соответствии с используемой длиной волны, Гц;

nsp - коэффициент спонтанной эмиссии, nsp = 2, поскольку распространяются две моды поляризации;

з - квантовая эффективность, з = 1;

G - коэффициент усиления усилителя, раз (в абсолютных единицах измерения), G=100.

Получим:

Мощность шума Pш_ASE усилителя для полосы частот, в которой осуществляется передача сигнала (Дf):

(3)

Получим:

Располагая вычисленными характеристиками шума, вносимого оптическим усилителем, можно найти максимально возможное количество оптических усилителей, после прохождения которых сохраняется требуемое отношение сигнал-шум.

Делись добром ;)