SPRAWOZDANIE Z LABORATORIUM OPTOKOMUNIKACJI
Imiona i Nazwiska:
Ćwiczenie nr 4 Wzmacniacze i lasery światłowodowe

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z podstawowymi właściwościami i charakterystykami wzmacniacza światłowodowego. Pomiar charakterystyk szumów i wzmocnienia. Budowa prostego lasera światłowodowego na bazie wzmacniacza światłowodowego i pomiar jego charakterystyk.

1. Układ pomiarowy

Na stanowisku mieliśmy do dyspozycji:

• Wzmacniacz światłowodowy typu EDFA

• Laser półprzewodnikowy pompujący

• Laser półprzewodnikowy sygnałowy, regulowany tłumik

• Optyczny analizator widma

• Elementy światłowodowe – patchcordy, sprzęgacze, izolatory

W punkcie trzecim układ pomiarowy wyglądał następująco:

Rys. 1 – Układ pomiarowy do wyznaczenia mocy odniesienia wzmacniacza

W punkcie czwartym układ pomiarowy wyglądał następująco:

Światłowód domieszkowany jonami erbu

Wej. Pompowanie współbieżne Pompowanie przeciwbieżne Wyj.

Rys. 2 – Układ pomiarowy do wyznaczenia charakterystyki mocy wejściowej od tłumienia

1. Pomiary

Wszystkie pomiary wykonane zostały przy użyciu lasera sygnałowego generującego falę o długości 1550nm.

1. Pomiar mocy wejściowej (mocy odniesienia) wzmacniacza.

Pomiar wykonaliśmy przy ustawieniu tłumika sygnału na 0 dB (brak tłumienia) oraz przy braku wzmocnienia. Układ pomiarowy przedstawiony został na rys. 1.

Moc na wejściu wyniosła -6 dBm.

1. Pomiar mocy wyjściowej wzmacniacza.

Z krokiem 5dB zwiększaliśmy tłumienie sygnału wejściowego i odczytywaliśmy na analizatorze wartość mocy sygnału wyjściowego. Pomiary wykonaliśmy dla czterech konfiguracji:

• Obie pompy wyłączone

• Pompa współbieżna włączona, przeciwbieżna wyłączona

• Pompa przeciwbieżna włączona, współbieżna wyłączona

• Obie pompy włączone

Tabela 1 – Obie pompy wyłączone

Wartość tłumienia [dB]	Moc wyjściowa [dBm]
0	-13,10
5	-26,90
10	-40,69
15	-49,60
20	-55,60
25	-61,50
30	-68,00
35	Poziom szumów
…	Poziom szumów
69,6	Poziom szumów

Tabela 2 – Pompa współbieżna włączona, przeciwbieżna wyłączona

Wartość tłumienia [dB]	Moc wyjściowa [dBm]
0	2,25
5	1,88
10	1,50
15	0,70
20	-0,72
25	-3,50
30	-7,80
35	-12,60
40	-17,70
45	-22,30
50	-27,50
55	-32,10
60	-35,70
65	-38,30
69,6	-39,40

Tabela 3 – Pompa przeciwbieżna włączona, współbieżna wyłączona

Wartość tłumienia [dB]	Moc wyjściowa [dBm]
0	2,40
5	2,00
10	1,65
15	0,74
20	-0,43
25	-3,37
30	-7,73
35	-12,65
40	-17,64
45	-22,62
50	-27,45
55	-32,02
60	-35,77
65	-39,18
69,6	-39,20

Tabela 4 – Obie pompy włączone

Wartość tłumienia [dB]	Moc wyjściowa [dBm]
0	4,78
5	4,46
10	4,00
15	3,13
20	1,12
25	-2,50
30	-7,28
35	-12,28
40	-17,41
45	-22,03
50	-26,80
55	-31,27
60	-34,86
65	-37,05
69,6	-37,97

Przy obu pompach wyłączonych oraz tłumiku ustawionym na 0dB moc wyjściowa wyniosła -13,1 dBm. Oznacza to, iż przy mocy wejściowej -6dBm, wartość tłumienia układu wynosi -6-(-13,1)=7,1dBm.

1. Charakterystyki zależności mocy wyjściowej od wejściowej.

Poniżej wykreślone zostały wykresy mocy wyjściowych od mocy wejściowych dla kolejnych kombinacji (pompy włączone lub wyłączone).

1. Charakterystyki zależności wzmocnienia wzmacniacza od mocy wejściowej.

W poniższych tabelkach wyliczone zostało wzmocnienie oraz moc wejściowa.

Tabela 5: Wzmocnienie w odniesieniu do mocy wejściowej sygnału

Obie pompy wyłączone	Współb. wł., Przeciwb. wył.	Przeciwb. wł., współb. wył.	Obie pompy włączone
Moc wejś. [dBm]	Wzmocn. [dB]	Moc wejś. [dBm]	Wzmocn. [dB]
-6	-7,1	-6	8,25
-11	-15,9	-11	12,88
-16	-24,7	-16	17,5
-21	-28,6	-21	21,7
-26	-29,6	-26	25,28
-31	-30,5	-31	27,5
-36	-32,0	-36	28,2
-41	-29,0	-41	28,4
-46	-24,0	-46	28,3
-51	-19,0	-51	28,7
-56	-14,0	-56	28,5
-72	2,0	-61	28,9
		-66	30,3
		-71	32,7
		-75,6	36,2

1. Wnioski

Pomiar warotści tłumienia w stosunku do mocy wyjściowej sygnału wykonaliśmy dla 4 konfiguracji:

• Obie pompy wyłączone

• Pompa współbieżna włączona, przeciwbieżna wyłączona

• Pompa przeciwbieżna włączona, współbieżna wyłączona

• Obie pompy włączone

W przypadku obu pomp wyłączonych, moc wyjściowa była bardzo słaba. Już przy tłumieniu tłumika równym 35dB poziom sygnału wyjściowego był na poziomie szumów (Wykres 1).

W przypadkach, kiedy jedna pompa była włączona, a druga wyłączona, poziomy mocy wyjściowych było bardzo zbliżone (różnice rzędu 0,2dB) (Wykresy 2, 3).

Konfiguracja z obiema pompami (Wykres 4) włączonymi dała w efekcie większe wzmocnienie (do 2,5dB więcej, niż przy tylko jednej pompie włączonej).

Największe wzmocnienia uzyskaliśmy przy małych mocach sygnału wejściowego (wykresy 5-8). Dochodziło ono do 36,4dB (gdy jedna z pomp włączona) oraz do 37,6dB (gdy obie pompy włączone). Wartości te są zgodne z parametrami wzmacniacza EDFA podanymi w instrukcji.