Источники шума и динамический диапазон

Динамический диапазон определяется как диапазон входной мощности оптического сигнала, при котором коэффициент усиления Go остается постоянным. Он тесно связан с другим параметром - коэффициентом шума, зависящим от уровня усиленного спонтанного излучения, остаточным сигналом накачки и перекрестной помехой, которые кратко рассмотрены ниже.

Усиленное спонтанное излучение

Оптические усилители добавляют шум к усиливаемому оптическому сигналу. Этот шум обусловлен усиленным спонтанным излучением - УСИ (ASE). Это излучение возникает под действием случайных возмущающих факторов различной физической природы, например нагрева усилителя (тепловые фотоны), а также за счет наличия рассеянных фотонов. Шум приводит не только к уменьшению динамического диапазона, но и к снижению максимально допустимого усиления. Уменьшение динамического диапазона обычно характеризуется известным параметром F - коэффициентом шума:

F=SNRвх /SNRвых , (3)

где SNRвх, SNRвыx - значения динамического диапазона на входе и выходе усилителя.

Оценка этого параметра ОУ осуществляется на "электрическом уровне" путем преобразования оптического сигнала в электрический с помощью фотодетектора. Для уменьшения коэффициента шума, вызванного УСИ, сигнал на выходе ОУ фильтруют с помощью полосового оптического фильтра - ПОФ.

Остаточный сигнал накачки

Существует еще один специфический источник шума в усилителях с накачкой - остаточный сигнал накачки на выходе усилителя, влияние которого (на передатчик или детектор в системе связи) может быть уменьшено как с помощью фильтра на выходе ОУ, так и путем соответствующего выбора частоты источника накачки.

Перекрестные помехи

Этот вид помех характерен для многоканальных ОУ в системах WDM. Он проявляется как паразитная амплитудная (ПАМ) или паразитная частотная (ПЧМ) модуляции сигнала одного ка­нала другими сигналами.

Полупроводниковые оптические усилители

Полупроводниковые оптические усилители (ППОУ) оказались, если не исторически, то фактически, первыми ОУ, проработанными до уровня промышленного использования. До недавнего времени они считались наиболее подходящими усилителями оптических сигналов только в окне длин волн 1300 нм, однако в последнее время появились сообщения об успешных разработ­ках ОУ компании Alcatel и для окна 1550 нм, что особенно актуально, учитывая миграцию современных оптических систем в этот диапазон волн.