현대적인 커뮤니케이션의 영역에서 FSOC (Space Optical Communication) 시스템은 혁신적인 기술로 등장하여 최소한의 대기 시간으로 고속 데이터 전송을 제공합니다. 이 시스템의 핵심에는 광섬유 앰프가 중요한 구성 요소가 있습니다. 공급 업체로광섬유 앰프, 나는이 증폭기가 자유 - 공간 광학 통신 시스템 내에서 어떻게 작동하는지 조사하게되어 기쁩니다.
자유 - 우주 광학 통신의 기본
자유 - 우주 광학 통신은 빛을 사용하여 대기를 통해 데이터를 전송하는 방법입니다. 광섬유 통신과 동일한 원리로 작동하지만 물리적 섬유 케이블을 사용하지 않습니다. 대신, 송신기와 수신기 사이의 라인 - 시력 경로에 의존합니다. FSOC에서 데이터는 먼저 광학 신호, 일반적으로 레이저 빔 형태로 변환됩니다. 그런 다음이 빔은 공기를 통해 전송되어 음성, 비디오 또는 데이터 패킷과 같은 정보를 전달합니다.
FSOC의 장점은 많습니다. 매우 높은 대역폭을 제공하여 기존 유선 연결과 비슷하거나 더 높은 속도로 대량의 데이터를 전송할 수 있습니다. 또한 상대적으로 쉽고 비용이 많이 들기 때문에 설치가 효과적입니다. 특히 파이버 케이블을 놓는 것이 큰 물 몸체 또는 원격 위치와 같이 도전적이거나 비용이 많이 드는 지역에서도 효과적입니다. 그러나 FSOC의 주요 과제 중 하나는 신호 감쇠입니다.
자유 - 우주 광학 통신의 신호 감쇠
광학 신호가 FSOC 시스템에서 대기를 통과함에 따라 신호 감쇠를 유발하는 다양한 요인이 발생합니다. 이러한 요인에는 대기 가스에 의한 흡수, 에어로졸, 안개, 비, 심지어 공기 중 난기류로 인한 산란이 포함됩니다. 흡수는 특정 파장의 빛이 물 증기 또는 이산화탄소와 같은 대기의 분자에 의해 흡수 될 때 발생합니다. 반면에 산란은 빛을 다른 방향으로 리디렉션하여 원래 신호 강도의 손실을 유발합니다.
대기의 난기류는 또한 신호에 큰 영향을 줄 수 있습니다. 공기의 굴절률이 변동을 일으켜 빔 방황, 확산 및 섬광이 생길 수 있습니다. 이러한 모든 효과는 대상에서 수신 된 광학 신호의 전력이 감소하여 궁극적으로 제대로 해결되지 않으면 데이터 전송 오류로 이어질 수 있습니다.
광섬유 앰프의 역할
이것은 광섬유 앰프가 작동하는 곳입니다. 자유 - 광학 통신 시스템에서 그들의 주요 기능은 광학 신호의 전력을 향상시키는 것입니다. 전송 경로를 따라 전략적 지점에서 신호를 증폭시킴으로써 증폭기는 대기로 인한 신호 감쇠를 보상하여 신호가 정확한 데이터 복구를 위해 충분한 전력으로 수신기에 도달하도록합니다.
광섬유 앰프 작동 방식
도핑 - 섬유 증폭기
FSOC에 사용되는 가장 일반적인 유형의 광섬유 앰프 중 하나는 도핑 된 섬유 증폭기입니다. 이 증폭기는 자극 된 방출의 원리에 기초합니다. 그것들은 Erbium (ER), ytterbium (YB) 또는 Thulium (TM)과 같은 희귀 한 지구 원소로 도핑되는 광섬유 길이로 구성됩니다.
펌프 레이저가 도핑 된 섬유에 에너지를 주입하는 데 사용될 때, 섬유의 희귀 한 이온은 접지 상태에서 더 높은 에너지 수준으로 여기됩니다. 이것은 지상 상태보다 여기 상태에 더 많은 이온이있는 인구 역전을 만듭니다. 들어오는 광학 신호가 도핑 된 섬유를 통과 할 때, 여기 이온이 자극하여 주파수, 위상 및 방향이 들어오는 신호에 대한 광자를 방출합니다. 이 프로세스는 원래 신호의 증폭을 초래합니다.
예를 들어, ERBIUM -DOPED FIBER AMPLIFIER (EDFA)에서 펌프 레이저는 일반적으로 약 980 nm 또는 1480 nm의 파장에서 작동합니다. 일반적으로 1550 nm 파장 범위 (긴 거리 통신을위한 대중 파장)에있는 들어오는 광학 신호는 에르 비움 이온이 동일한 1550 nm 파장에서 추가 광자를 방출하여 신호를 증폭시킵니다.
라만 증폭기
다른 유형의 광섬유 앰프는 라만 증폭기입니다. 라만 증폭은 라만 산란 효과를 기반으로합니다. 하이 파워 펌프 레이저가 광섬유로 발사되면 섬유의 실리카 분자와 상호 작용합니다. 비 선형 공정을 통해 펌프 광자는 일부 에너지의 일부를 들어오는 신호 광자로 전달하여 신호를 증폭시킵니다.
라만 증폭기의 장점은 광범위한 파장에 걸쳐 증폭을 제공 할 수 있다는 것입니다. 도펀트 이온의 특성에 의해 결정된 증폭 대역으로 제한되는 도핑 된 섬유 증폭기와 달리, 라만 증폭기는 펌프 레이저의 파장을 조정하여 다른 파장으로 조정할 수있다. 이로 인해 다른 파장에서 다중 신호가 동시에 전송되는 FSOC의 파장 - 디비전 멀티플렉싱 (WDM) 시스템에 특히 적합합니다.
FSOC 시스템에서 광섬유 앰프의 통합
자유 - 광학 통신 시스템에서 광섬유 앰프는 일반적으로 전략적 위치에 배치됩니다. 송신기쪽에 설치하여 광학 신호의 초기 전력을 대기로 보내기 전에 촉진 할 수 있습니다. 이를 통해 신호가 여정 중에 감쇠를 견딜 수있는 충분한 강도를 갖도록하는 데 도움이됩니다.
증폭기는 전송 경로를 따라 중간 지점, 특히 긴 거리 FSOC 링크에서 배치 할 수 있습니다. 이들 IN 라인 증폭기는 신호 강도를 주기적으로 향상시켜 신호가 대기를 통해 발생할 때 발생하는 손실을 보상 할 수 있습니다. 수신기 측에서 앰프를 사용하여 대상에 도달 한 약한 신호를 더욱 향상시켜 신호 대 노이즈 비율을 개선하고 수신기가 데이터를보다 쉽게 복구 할 수 있도록합니다.
보완 기술
광섬유 앰프는 종종 FSOC 시스템의 다른 기술과 함께 작동합니다. 예를 들어,섬유 센서 매트릭스광학 신호의 품질을 모니터링하는 데 사용할 수 있습니다. 이 센서는 신호 강도, 파장 및 기타 매개 변수의 변화를 감지하여 앰프의 성능을 최적화하는 데 사용할 수있는 귀중한 정보를 제공 할 수 있습니다.
섬유 센서 증폭기시스템에서도 역할을 할 수 있습니다. 섬유 센서에서 신호를 증폭시키는 데 사용하여 모니터링 데이터가 정확하고 신뢰할 수 있는지 확인할 수 있습니다.
FSOC에서 광섬유 앰프의 중요성
광섬유 앰프의 사용은 자유 - 우주 광학 통신 시스템의 성공에 필수적입니다. 이러한 증폭기가 없으면 대기의 신호 감쇠는 높은 신뢰성으로 장거리에 걸쳐 데이터를 전송하기가 매우 어려워집니다. 신호 강도를 높이면 앰프를 사용하면 FSOC 시스템이 확장 된 범위를 통해 고속 데이터 전송을 달성 할 수 있으므로 많은 애플리케이션에서 전통적인 유선 통신 방법에 대한 실용적인 대안이됩니다.
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참조
- Agrawal, Govind P. "광섬유 - 광학 통신 시스템." John Wiley & Sons, 2010.
- Saleh, Flood EA 및 Malvin Carl Teic. "병원의 자금. John Wiley & Sons,
- Kaushal, Arun 및 Prathima Agrawal. "무료 - 우주 광학 통신 : 포괄적 인 설문 조사." IEEE Communications Surveys & Tutorials 16.4 (2014) : 2231-2258.