Amplificadores Ópticos - Amplificadores de fibra dopada com érbio (EDFA) -

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1 Amlificadres Ótics - Amlificadres de fibra dada cm érbi (EDFA) - Vatages :: Os amlificadres ótics (AO) eram smete dmíi ótic sem quaisquer cversões ara dmíi eléctric regeeradres imlicam cversões teléctrica e electrótica d sial; Os AO sã trasaretes a ritm de trasmissã e a frmat da mdulaçã s regeeradres só fuciam ara débit biári e ara a cdificaçã ara que fram ccebids; Gah elevad; Largura de bada elevada (ermite a amlificaçã de váris caais em simultâe alicaçã em sistemas WDM) em sistemas cm regeeradres, é ecessári um regeeradr r cada caal d sistema WDM; Desvatages :: Só fuciam a terceira jaela (λ = 1550 m); Gah deedete d cmrimet de da; Sistemas de Telecmuicações Guiads - ISCTE 1

2 Estrutura das EDFAs Gah Gah ã-uifrme a a bada bada de de amlificaçã + Fuciamet a a 3ª 3ª jaela jaela Pricíi básic de fuciamet: A têcia ótica é trasferida d laser bmba ara sial através de emissã estimulada, ermitid atigir gahs elevads deedem d cmrimet da fibra dada e da têcia ijectada el laser bmba Sistemas de Telecmuicações Guiads - ISCTE

3 Mdel equivalete de um amlificadr ótic Assume-se que filtr ótic é ideal cm largura de bada << ν Sial+ruíd DEP d ruíd de emissã estâea amlificada (EEA) s factr de emissã estâea DEP d ruíd de EEA filtrad: S ( ν ) ( ) s g 1 hν, ν ν ν + = 0, c.c. Ptêcia d ruíd de EEA filtrad: ( ν ) ( 1) S = g hν EEA EEA s Sistemas de Telecmuicações Guiads - ISCTE 3

4 Recetr ótic cm ré-amlificaçã ótica g Filtr ótic PIN Ptêcia à saída d PIN: ( ) = ( ) + ( ) = ( ) + ( ) ( ) + ( ) t e t t e t e t t t Ptêcia d sial recebid Ruíd de batimet sialestâe (s-eea) Ruíd de batimet estâe-estâe (EEA-EEA) Variâcia d ruíd de batimet sial-estâe σ = 4R g s EEA λ i EEA e, Variâcia d ruíd de batimet estâe-estâe σ = 4R EEA EEA λ EEA e, Deede da têcia d sial de etrada Sistemas de Telecmuicações Guiads - ISCTE 4

5 Estatística d sial detectad σ = σ + σ + σ + σ σ + σ c q s EEA EEA EEA s EEA EEA EEA Para G > 10 d Estatística d sial detectad (ftdetectr PIN) Assume-se uma estatística gaussiaa ara sial detectad tat ara bit 1 cm ara bit 0 it 1 Média I = R g i 1 λ,1 Variâcia σ = 4R g + 4R 1 λ i,1 EEA e, λ EEA e, it 0 I = R g i 0 λ,0 σ = 4R g + 4R 0 λ i,0 EEA e, λ EEA e, Nte-se que ruíd de batimet estâe-estâe é igual ara s bits 1 e 0 Sistemas de Telecmuicações Guiads - ISCTE 5

6 Sesibilidade de recetres ótics - cm ré-amlificaçã ótica - Q R g 1 I0 λ i,1 i,0 I = = σ + σ 1 0 e, e, e, e, 4Rλ gi,1 EEA + 4Rλ EEA + 4Rλ gi,0 EEA + 4Rλ EEA Substituid a razã de içã r = i,1 i, r 1+ r = = = i,1 i,0 i i,0 i,1 r Sesibilidade d recetr ótic ré-amlificad i 1 1 Q e, e, 4 Q EEAQ r + r + r e, = + + g r 1 r 1 ( r 1) Sesibilidade d recetr ótic ré-amlificad (cm razã de içã ifiita, r = ) i Q = + g EEAQ e, e, Nta: a sesibilidade está defiida à etrada d amlificadr ótic Sistemas de Telecmuicações Guiads - ISCTE 6

7 Relaçã sial-ruíd ótica e relaçã cm arâmetr Q Relaçã sial-ruíd ótica (OSNR) em qualquer t da ligaçã ótica s sr = s têcia média de sial ótic têcia de ruíd ótic Relaçã sial-ruíd ótica (OSNR) à etrada d ftdetectr (em recetr cm ré-amlificaçã ótica) g i g i sr = = ( g 1) hν EEA s i têcia média de sial (ates d amlificadr ótic) OSNR ecessária ara um dad Q sr = + + sr R R Q e, r + 1 4r r 1 1 r 1 ( r 1) r 1 Q + + e, Q e, = r + 1 ( r 1) EEA têcia de ruíd EEA OSNR ecessária ara um dad Q (csiderad batimet sial-estâe dmiate) Permite determiar a OSNR à etrada d ftdetectr exigida ara uma dada qualidade (rbabilidade de err) ara cdições ideais (ã ctabiliza a distrçã d sial) Sistemas de Telecmuicações Guiads - ISCTE 7

8 Ligaçã cm amlificadres ótics de liha Cmesaçã exacta das erdas el gah ds amlificadres ótics A = G Se as erdas se deverem só a ateuaçã esecífica da fibra G = α L sec sr R s s = = N N ( g 1) hν sec EEA sec s Para que a ligaçã teha a qualidade retedida é ecessári (mas ã suficiete) que a OSNR que se tem à etrada d recetr seja suerir à OSNR exigida à etrada d recetr em cdições ideais Sistemas de Telecmuicações Guiads - ISCTE 8

9 Prject de uma ligaçã ótica cm amlificadres ótic de liha atribui-se um valr à ealidade devid à trasmissã de 1 a d e rjecta-se a ligaçã de acrd cm essa ealidade P i D λ L [d] d assegura-se que a OSNR à etrada d recetr é suficiete ara garatir a qualidade míima requerida (defiida ela OSNR R,i ) ted em cta a ealidade devid à trasmissã imsta a rimeira etaa Margem de fuciamet da ligaçã [ ], M d = OSNR OSNR P f R R i i Dλ L d Margem míima de fuciamet: 6 d OSNR Q e, r + 1 4r r 1 R, i = 10 lg r 1 ( r 1) r 1 Q + + e, Sistemas de Telecmuicações Guiads - ISCTE 9