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Hintergrund
Während Kabelmodem, xDSL und andere Formen des Breitbandzugangs in den letzten Jahren einen Boom erleben, wird auch Fiber To The Home (FTTH)-Zugang allmählich zu einem Projekt, an dem die Leute großes Interesse wecken. FTTH wird letztendlich „drei Netzwerke in einem“ aus Telefon, Kabelfernsehen und Internet ermöglichen, wobei die Datenübertragungsgeschwindigkeit mehr als 100 Mbit/s betragen kann (200-mal schneller als der allgemein verwendete DFÜ-Internetzugang) und den Haushalten hochauflösende Fernsehfilme und schnelles Online-Office usw. ermöglicht. FTTH kann auch Probleme wie die Qualität von Telefongesprächen, die Auflösung von Fernsehbildern usw. lösen.
Aus globaler Sicht befindet sich die FTTH-Förderung in Südkorea und Japan in einer Phase des rasanten Wachstums; Nordamerika und Europa haben bereits begonnen, was optimistische Aussichten bietet; China, Russland, Indien und Südamerika folgen und beschleunigen die Entwicklung. Aus FTTH-Sicht ist das Wachstumspotenzial der optischen Kommunikationsindustrie weiterhin sehr groß.
Anwendungen von optischen Hochleistungsverstärkern
Hochleistungs-Optikverstärker gehören zu den Grundbausteinen moderner optischer Kommunikation und sind nicht nur die Voraussetzung für die Existenz großflächiger und weitreichender optischer Kommunikationsnetze, sondern spielen auch bei der stetigen Erweiterung und Expansion von Glasfasernetzen eine immer wichtigere Rolle. Um ein größeres Gebiet und mehr Nutzer abzudecken, müssen in Vermittlungsstellen heute meist mehrere optische Verstärker installiert werden. Am Beispiel von Kabelfernsehen (CATV) benötigt ein mittelgroßer Landkreis, der hochwertige Fernsehsignale erster Qualität an Dörfer und Städte senden möchte, in der Regel vier bis acht optische Verstärker. Bei Hochleistungs-Optikverstärkern reicht jedoch nur ein Verstärker aus, was die Kosten deutlich senkt.
Lösungen für optische Hochleistungsverstärker
Traditionelle Lösung mit EDFA-Technologie
Eine Lösung für Hochleistungs-Optikverstärker ist die Verwendung der herkömmlichen EDFA-Technologie . Wie in der Abbildung unten dargestellt, wird das Signal in der ersten Stufe verstärkt und dann in der zweiten Stufe in mehrere Teile auf mehrere EDFAs aufgeteilt, um die Leistung weiter zu steigern. Die so gesteigerte Leistung kann dann verteilt werden.
Diese Lösung hat hauptsächlich vier Probleme:
- Durch die Verwendung einer mehrstufigen Struktur wird die optische Struktur sehr komplex und aufgrund der Verwendung mehrerer Laser im Innenteil ist das entsprechende Steuerungsschema sehr kompliziert.
- Da die Mehrebenenstruktur über ein WDM zwischen den beiden Stufen optischer Verstärker verfügt, was zu einer höheren Einfügungsdämpfung im optischen Pfad führt, verschlechtert sich die Rauschzahl der EDFA-Verstärker.
- Darüber hinaus verwenden die herkömmlichen EDFAs die Singlemode-Faserkern-Pumptechnologie, doch leistungsstarke Singlemode-Pumplaser unterliegen großen technischen und finanziellen Einschränkungen.
- Die Kosten für die gesamten EDFA-Sets sind sehr hoch und sehr teuer.
Bessere Lösung mit EYDFA-Technologie
Diese Ultrahochleistungsverstärkertechnologie ist eine Multimode-Mantelpumptechnologie – die EYDFA-Technologie, eine kürzlich entwickelte neue Technologie, die mit Yb3+- und Er3+-Ionen dotierte Doppelmantelfasern verwendet. Die Technologie ist das Ergebnis der Kombination einer Reihe neuer Technologien, neuer Prozesse und neuer Materialien. Sie ist die Kerntechnologie von Ultrahochleistungsverstärkern und stellt die Entwicklungsrichtung optischer Verstärkertechnologien dar. Während herkömmliche EDFAs Singlemode-Faserkernpumptechnologie verwenden, um eine höhere Ausgangsleistung zu erreichen (was technisch und finanziell stark eingeschränkt war), ist die Multimode-Mantelpumptechnologie des Er/Yb-dotierten Faserverstärkers (EYDFA) die beste Wahl für optische Verstärker mit hoher Ausgangsleistung. Hier ist eine typische optische Struktur eines EYDFA.
Die Hauptvorteile von EYDFA sind folgende:
- Im Vergleich zur Singlemode-Faserkernpumptechnologie bietet die Multimode-Mantelpumptechnologie klare Vorteile. Bei der Multimode-Mantelpumptechnologie wird das Pumplicht in eine Multimode-Doppelmantelfaser eingespeist, deren Querschnitt hundert- bis tausendmal größer ist als der einer Singlemode-Faser. Dadurch kann die Multimode-Mantelpumpe bei gleicher optischer Eingangsdichte die hundert- bis tausendfache Singlemode-Pumpleistung erreichen und so problemlos hohe oder ultrahohe Ausgangsleistungen optischer Verstärker realisieren.
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Kann durch eine einfache optische Struktur realisiert werden, daher ist die Anwendungsform sehr einfach (wie in der Abbildung unten gezeigt).
- Die Gesamtkosten der Pumpen können erheblich gesenkt werden.
Die Hochleistungs-Optikverstärkermodulprodukte von Fiber-Mart – FTTH-EYDFA- Serie – zeichnen sich durch hohe Ausgangsleistung (17–26 dBm), niedrige Rauschzahl (weniger als 6 dB bei 1550 nm, 5 dBm Eingangsleistung), großen Arbeitswellenlängenbereich (1540–1565 nm), flexible Steuerung, hohe Zuverlässigkeit usw. aus. Die Ausgangsleistung des Hochleistungs-Optikverstärkers liegt im Labor bei fast 32 dBm.
Abschluss
Es ist vorhersehbar, dass die breite Anwendung optischer Verstärker mit ultrahoher Leistung (EYDFA) einen tiefgreifenden Einfluss auf die Entwicklung der optischen Kommunikation haben wird und dass sich ihre Marktaussichten und ihre wirtschaftliche und soziale Wirksamkeit positiv entwickeln werden.
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