Analysis of gain and noise figure in different configurations of edfa

Abstract

Bu çalışmada, Erbiyum Katkılı Fiber Yükselteçlerde (EDFA) kullanılan pompalama sinyalinin (1480 nm) yönünün sistemden elde edilen kazancın ve oluşan gürültü faktörünün üzerindeki etkisi incelenmiştir.Bu tezde 5 bölüm bulunmaktadır. Bölüm-1'de fiberlerin ve optik haberleşmenin tarihçesine kısa bir bakış yapılmıştır. Bölüm-2'de Optik Haberleşme sistemlerinin genel yapısı, kullanılan cihaz ve malzemeler anlatılmıştır. Özellikle SDH sisteminin ve EDFA'nın kullanım alanı olan WDM sisteminin çalışma prensipleri, data kapasitesi, çalıştığı band aralığı anlatılmıştır. Bölüm-3'de EDFA sisteminin matematiksel teorisi anlatılmıştır. İlk kısımda EDFA'nın üç seviyeli temel denklem oranı, iki seviyeli temel denklem oranı, kesişim (overlap) faktörü, ömür zamanı (lifetimes), bant genişliği ve kendiliğinden yükseltilmiş emisyon (ASE) anlatılmıştır. İkinci kısımda EDFA sistemlerindeki kazanç, kazancın fiber uzunluğu ile değişimi, gürültü ve kaskat EDFA anlatılmıştır. Bölüm-4'de bu teze özgün olarak anlatılan yeni önerilmiş EDFA konfigürasyonlarının çözümleri MATLAB programı kullanılarak nümerik olarak incelenmiş olup, elde edilen sonuçlar karşılaştırmalı olarak yorumlanmıştır. Bölüm-5 ise sonuç kısmını içermektedir. Elde edilen sonuçlardan görülmüştür ki, 1480 nm dalgaboyunda ileri, geri ve iki yönlü olarak pompalanmış tek geçişli ikili katmanlı ve çift geçişli tek katmanlı EDFA konfigürasyonlarında simüle edilmiş, pompalama yönünün gürültü faktörüne, sinyal kazancına ve gücüne olan etkisi incelenmiştir. Sonuç olarak, ileri-ileri pompalama yönlü çift geçişli tek katmanlı EDFA konfigürasyonunda yapılan pompalamanın daha yüksek çıkış sinyal gücü ve kazancı verdiği ve iki yönlü pompalamanın gürültü seviyesinin diğer önerilen pompalama konfigürasyonlarına göre daha düşük olduğu görülmüştür.

In this study our main objective is to design new EDFA configurations to obtain higher gain and lower NF values using an input signal -35 dBm at the wavelength of 1550 nm and the pump power 14 mW at the wavelength of 1480 nm. Utilizing Giles and Desurvire model, we proposed miscellaneous SP and DP EDFA configurations different in the means of pump signal direction where the two level system model equations are solved numerically in Matlab. The physical properties of the simulated EDFA configurations such as gain, noise factor, population density and amplified spontaneous emission were studied under various pumping directions.