3.4.3 Оптические усилители и повторители

По мере распространения оптического сигнала по оптическому волокну происходит его ослабление, а также уширение импульсов из-за дисперсии. Любой из этих факторов может оказаться причиной ограничения максимальной длины волоконно-оптической линии связи. Если же максимально допустимая длина между приёмником и передатчиком превышена, то необходимо в промежуточных точках линии связи добавлять один или несколько повторителей и оптических усилителей.

Типы повторителей. По методу усиления оптического сигнала повторители подразделяются на две категории: регенераторы и оптические усилители.

В волоконно-оптических линиях связи регенераторы значительно больше распространены, чем оптические усилители. При построении оптических магистралей оптические усилители в последнее время играют незаменимую роль.

Регенератор (электронно-оптический повторитель) сначала преобразует оптический сигнал в электрическую форму, усиливает, корректирует, а затем преобразовывает обратно в оптический сигнал (рис. 3.31).

Рис. 3.31 Электронно-оптический повторитель

Повторитель можно представить как последовательно соединённые приёмный и передающий оптические модули. Блок регенерации восстанавливает прямоугольную форму импульсов, устраняет шум.

Оптический усилитель (ОУ), в отличие от повторителя, не осуществляет оптоэлектронного преобразования, а сразу производит усиление оптического сигнала (рис. 3.32).

Рис. 3.32 Оптический усилитель

Оптические усилители в равной степени усиливают как входной сигнал, так и шум. Кроме того, они вносят собственные шумы в выходной оптический канал.

Одним из основных достоинств ОУ является простота конструкции, в которой преобладают пассивные компоненты, имеющие низкую цену, и меньшее число компонентов чем у повторителя. ОУ имеет более высокую надёжность, чем повторитель, что особенно важно для ретрансляторов ВОЛС, пролегающих под водными преградами.

Оптический усилитель не привязан к скорости передачи, в то время как повторитель обычно предназначен для работы на определённой скорости.

Повторители работают с одноволновым сигналом, а ОУ могут одновременно усиливать несколько оптических сигналов с разными длинами волн в пределах определённого волнового интервала, который называется зоной усиления. Это позволяет наращивать пропускную возможность линии связи, на которой установлены ОУ, без добавления новых волокон.

В настоящее время наиболее перспективными для ВОСП считаются полупроводниковые усилители и усилители на примесном ОВ.

Принципы действия указанных ОУ весьма сложны.

Сравнительный анализ повторителей и ОУ позволяет сделать некоторые выводы. Повторители осуществляют регенерацию цифрового оптического сигнала, но имеют сложную конструкцию и, как следствие, высокую стоимость и относительно низкую надежность. Кроме того, регенератор обычно предназначен для работы на определенной скорости передачи информации и не допускает одновременной передачи нескольких волновых каналов, что затрудняет его использование в ВОСП с волновым мультиплексированием. ОУ имеет простую и высоконадежную конструкцию, а его стоимость постоянно снижается. Он не привязан к скорости передачи информации, что позволяет увеличивать пропускную способность действующих ВОСП без значительного увеличения затрат на оборудование.

Создание современных сверхпротяженных ВОСП невозможно без регенераторов и ОУ.