EDFA
Wzmacniacze optyczne są technologią krytyczną dla optycznych sieci komunikacyjnych, umożliwiającą transmisję wielu terabitów danych na odległości od kilkuset kilometrów do tysięcy kilometrów przez pokonanie ograniczenia strat światłowodu. Jako pierwszy wzmacniacz optyczny powszechnie stosowany w optycznych systemach komunikacyjnych, EDFA spowodował gwałtowny wzrost pojemności transmisji dzięki wdrożeniu systemów WDM. Wyposażone w funkcje wysokiej mocy wyjściowej, dużego wzmocnienia, szerokiego pasma, niezależności od polaryzacji i niskiego poziomu szumów, EDFA stały się jednym z kluczowych elementów systemu komunikacji optycznej nowej generacji. Czym jest EDFA? Czy znasz zasadę działania EDFA?
Co to jest EDFA?
Wzmacniacz światłowodowy z domieszką erbu (EDFA) to wzmacniacz optyczny wykorzystywany do zwiększenia intensywności sygnałów optycznych przenoszonych przez światłowodowy system komunikacyjny. Światłowód jest domieszkowany erbem pierwiastka ziem rzadkich, dzięki czemu włókno szklane może pochłaniać światło na jednej częstotliwości i emitować światło na innej częstotliwości.
Zasada działania EDFA
Włókno domieszkowane erbem (EDF) stanowi rdzeń technologii EDFA, która jest zwykłym włóknem krzemionkowym domieszkowanym erbem. Kiedy Erb jest oświetlony energią świetlną o odpowiedniej długości fali (980 nm lub 1480 nm), jest motywowany do długiego okresu przejściowego, a następnie wraca do stanu podstawowego, emitując światło w paśmie 1525-1565 nm . Erb może być albo pompowany światłem 980 nm, w którym to przypadku przechodzi przez niestabilny stan krótkotrwałego życia, zanim szybko rozpadnie się do stanu quasi-stabilnego, albo światłem 1480 nm, w którym to przypadku jest bezpośrednio wzbudzany do stanu quasi-stabilnego . Po osiągnięciu quasi-stabilnego stanu rozpada się do stanu podstawowego, emitując światło w paśmie 1525–1565 nm. Proces rozpadu może być stymulowany przez istniejące wcześniej światło, co prowadzi do wzmocnienia. Zasada działania EDFA jest pokazana na rysunku 1.
Rysunek 1: Zasada działania EDFA.
Konfiguracja Baisc EDFA
Konfiguracja EDFA składa się głównie z EDF, lasera pompowego i komponentu (często określanego jako WDM) do łączenia sygnału i długości fali pompy, aby mogły propagować jednocześnie przez EDF. Zasadniczo EDFA mogą być zaprojektowane w taki sposób, że energia pompy rozchodzi się w tym samym kierunku co sygnał (pompowanie do przodu), w przeciwnym kierunku do sygnału (pompowanie do tyłu) lub w obu kierunkach razem. Energia pompy może być albo energią pompy 980 nm, energią pompy 1480 nm, albo kombinacją obu. Praktycznie najczęstszą konfiguracją EDFA jest konfiguracja pompowania do przodu z wykorzystaniem energii pompy 980 nm, jak pokazano na rysunku 2.
Rysunek 2: Konfiguracja EDFA z energią pompy 980 nm
Zastosowanie EDFA
Po poznaniu, czym jest EDFA i zasada działania EDFA. Następnie omówimy formularze zgłoszeniowe i pola aplikacyjne EDFA.
Wzmacniacz wzmacniający
Gdy jest używany jako wzmacniacz wzmacniający, EDFA jest wdrażany na wyjściu nadajnika optycznego w celu poprawy mocy wyjściowej sygnału o wielu długościach fali, który został zmultipleksowany, jak pokazano na rysunku 3. W ten sposób można zwiększyć odległości transmisji komunikacji optycznej . Ten formularz wniosku wymaga wyższej mocy wyjściowej na EDFA.
Rysunek 3: Wzmacniacz wzmacniający
Przedwzmacniacz
Gdy jest używany jako przedwzmacniacz, EDFA potrzebuje cech niskiego szumu i wysokiego wzmocnienia. Wyposażony w te funkcje EDFA może znacznie poprawić czułość odbiornika optycznego, gdy zostanie on umieszczony na wejściu odbiornika optycznego, jak pokazano na rycinie 4.
Rysunek 4: Przedwzmacniacz
Wzmacniacz liniowy
Przy zastosowaniu jako wzmacniacz liniowy EDFA może okresowo kompensować utratę transmisji linii. Jako zamiennik repeatera OEO, EDFA może bezpośrednio wzmacniać sygnały optyczne przesyłane liniowo. W ten sposób rozwiązujemy problemy wąskiego gardła wymiany fotoelektrycznej, aby położyć podwaliny pod sieć całkowicie optyczną (AON). Rycina 5 pokazuje to zastosowanie EDFA.
Rysunek 5: Wzmacniacz liniowy
EDFA ma następujące obszary zastosowania:
(1) EDFA może być stosowany w optycznym systemie komunikacyjnym o dużej pojemności i dużej szybkości. Zastosowanie EDFA jest bardzo konstruktywne, aby poradzić sobie z problemami niskiej czułości odbiorników i krótkich odległości transmisji ze względu na brak repeatera OEO.
(2) EDFA może być wykorzystywany w systemie komunikacji optycznej dalekiego zasięgu. Wykorzystując EDFA, możemy radykalnie obniżyć koszty budowy, zwiększając odstępy między repeaterami, aby zmniejszyć liczbę regeneratorów regeneracyjnych. System komunikacji optycznej dalekiego zasięgu obejmuje głównie system transmisji optycznej pnia lądowego i system transmisji kabli światłowodowych podmorskich.
(3) EDFA może być stosowany w systemie sieci dostępowej dla abonentów światłowodowych. Jeśli odległości transmisji są zbyt duże, EDFA będzie działać jako wzmacniacz linii, aby zrekompensować straty transmisyjne linii, znacznie zwiększając liczbę abonentów.
(4) EDFA może być stosowany w systemie multipleksowania z podziałem długości fali (WDM), zwłaszcza w systemie multipleksowania z gęstym podziałem długości fali (DWDM). Wykorzystanie EDFA w systemie WDM jest w stanie rozwiązać problemy z utratą insercji i zmniejszyć wpływ dyspersji chromatycznej.
(5) EDFA może być wykorzystywany w systemie telewizji satelitarnej (CATV). W systemie CATV EDFA działa jako wzmacniacz wzmacniający, który znacznie poprawia moc wejściową nadajnika optycznego. Wykorzystanie EDFA do kompensacji strat wtrąceniowych rozdzielaczy mocy optycznej może znacznie powiększyć skalę sieci dystrybucyjnej i zwiększyć liczbę abonentów.
Wniosek
Z powyższego dobrze rozumiemy EDFA, w tym zasadę działania EDFA i jego zastosowanie. Spośród różnych technologii dostępnych dla wzmacniaczy optycznych technologia EDFA jest zdecydowanie najbardziej zaawansowana. Obecnie EDFA jest szeroko rozpowszechnione w światłowodowych sieciach komunikacyjnych. W miarę rozwoju technologii komunikacyjnych EDFA stanie się preferowanym wyborem dla przyszłych wzmacniaczy optycznych. Wyposażony w funkcje płaskiego wzmocnienia w dużym zakresie wzmocnienia dynamicznego, niski poziom szumów, wysoką moc wyjściową nasycenia i stabilną pracę z doskonałym tłumieniem stanów nieustalonych, EDFA będzie odgrywać coraz ważniejszą rolę w systemie komunikacji optycznej, aby lepiej służyć abonentom.
