тральному відношенні окремими каналами. Використання вузькосмугових фільтрів безпосередньо перед приймальним оптоелектронним модулем, налаштованих на робочу довжину хвилі, також допомагає зменшити рівень шуму від посиленого спонтанного випромінювання.
Малюнок 11 - Вихідний спектр EDFA, знятий спектральним аналізатором (ASE - спектральна щільність шуму)
Великі власні тимчасові постійні EDFA - постійна часу переходу в метастабільний стан ~ 1 мкс, час життя метастабильного стану ~ 10 мкс - усувають крос-модуляцію ASE в підсилювачі і робить більш стабільною роботу каскаду оптичних підсилювачів. Потужність посиленого спонтанного випромінювання пов'язана до коефіцієнтом посилення формулою:
де:
- постійна планка, рівна 6,6252 x 10 - 34 Втс 2;
- частота (Гц), відповідна довжині хвилі l з діапазону 1530-1560 нм;
- коефіцієнт спонтанної емісії;
h - квантова ефективність. В ідеальному випадку при віднесена до входу потужність посиленого спонтанного випромінювання ідеального квантового підсилювача просто дорівнює, що при l=1550 нм становить 1.28 x 10 - 19 Вт / Гц у розрахунку на спектральну смугу 1 Гц.
Розміром вікна аналізатора в 0,8 нм відповідає спектральне вікно в 100 ГГц, що визначає приведену до входу величину ефективної потужності посиленого спонтанного випромінювання 1.28 x 10 - 8 Вт або - 48,9 дБм).
Шум-фактор визначається як відношення сигнал / шум на вході () до відношення сигнал / шум на виході ():
Важливо відзначити, що потужність шуму на вході є квантово-обмеженою мінімальною величиною і визначається нульовими флуктуаціями вакууму. Потужність шуму на виході складається з суми потужності посиленого спонтанного випромінювання і потужності шуму нульових флуктуацій вакууму, які проходять через підсилювач без зміни:. Якщо врахувати, що:
то шум-фактор можна виразити через коефіцієнт посилення і потужність посиленого спонтанного випромінювання:
Часто при описі EDFA значення шум-фактора вказується в дБ:. Мінімальний шум-фактор дорівнює 1 (0 дБ) і досягається при або при G=1. Це означає, що підсилювач вносить мінімальний шум, рівний шуму ідеального оптичного підсилювача. На практиці відразу на 3 дБ необхідно збільшити nf , так як існує два напрямки поляризації (дві моди), у зв'язку з чим, а типові значення становлять 5,5 дБ.
Чим ближче до 1 значення шум-фактора, тим менше додатковий шум вносить підсилювач. У теж час при використанні каскаду з декількох підсилювачів повний шум-фактор зростає.
Класифікація EDFA по способам застосування розрізняють:
· попередні підсилювачі
· лінійні підсилювачі
· підсилювачі потужності
Попередні підсилювачі (попередні підсилювачі) встановлюються безпосередньо перед приймачем регенератора і сприяють збільшенню відносини сигнал / шум на виході електронного каскаду посилення в оптоелектронному приймачі. Оптичні предусилители часто використовуються як заміна складних і зазвичай дорогих когерентних оптичних приймачів.
