EDFA
Amplificatoarele optice sunt tehnologia critică pentru rețelele de comunicații optice, permițând transmiterea multor terabite de date pe distanțe de la câteva sute de kilometri la mii de kilometri, depășind limitarea pierderii de fibre. Fiind primul amplificator optic utilizat frecvent în sistemele de comunicații optice, EDFA a dus la o creștere dramatică a capacității de transmisie cu implementarea sistemelor WDM. Fiind echipate cu caracteristici de putere mare de ieșire, câștig mare, lățime de bandă largă, independență de polarizare și cifră de zgomot redus, EDFA au devenit una dintre componentele cheie utilizate în sistemul de comunicare optică de nouă generație. Deci, ce este EDFA? Cunoașteți principiul de funcționare al EDFA?
Ce este EDFA?
Amplificator de fibre dopate cu erbiu (EDFA) este un dispozitiv repetor optic care este utilizat pentru a intensifica intensitatea semnalelor optice care sunt transportate printr-un sistem de comunicații cu fibră optică. O fibră optică este dopată cu elementul de pământ rar erbiu, astfel încât fibra de sticlă poate absorbi lumina la o frecvență și să emită lumină la o altă frecvență.
Principiul de lucru al EDFA
Fibra dopată cu erbiu (FED) se află în centrul tehnologiei EDFA, care este o fibră convențională de silice dopată cu Erbium. Atunci când Erbium este iluminat cu energie lumină la o lungime de undă adecvată (fie 980 nm, fie 1480 nm), este motivat pentru o stare intermediară de lungă durată, atunci se descompune înapoi la starea solului, emitând lumină în banda 1525-1565 nm. . Erbium poate fi fie pompat cu 980 nm lumină, caz în care trece printr-o stare instabilă de viață scurtă, înainte de a se prăbuși rapid la o stare cvasi-stabilă, sau cu o lumină de 1480 nm, caz în care este direct excitat la starea cvasi-stabilă. . Odată ajuns în starea cvasi-stabilă, acesta se descompune la starea solului, emitând lumină în banda de 1525-1565 nm. Acest proces de degradare poate fi stimulat de lumina preexistentă, rezultând astfel amplificarea. Principiul de lucru EDFA este prezentat în figura 1.
Figura 1: Principiul de funcționare al EDFA.
Configurația Baisc a EDFA
Configurația EDFA este compusă în principal dintr-un EDF, un laser de pompă și o componentă (adesea denumită WDM) pentru a combina semnalul și lungimea de undă a pompei, astfel încât acestea să se poată propaga simultan prin FED. În principiu, EDFA pot fi proiectate astfel încât energia pompei să se propage în aceeași direcție ca semnalul (pompare înainte), direcția opusă semnalului (pompare înapoi) sau ambele direcții împreună. Energia pompei poate fi fie 980 nm energie a pompei, 1480 nm energie a pompei, fie o combinație a ambelor. Practic, cea mai obișnuită configurație EDFA este configurația de pompare înainte folosind energia pompei de 980 nm, așa cum se arată în figura 2.
Figura 2: Configurația EDFA cu energie a pompei de 980 nm
Aplicarea EDFA
După ce a aflat ce este EDFA, și principiul de lucru EDFA. În continuare, vom discuta despre formularele de cerere și câmpurile de cerere ale EDFA.
Amplificator Booster
Atunci când este utilizat ca amplificator rapel, EDFA este implementat în ieșirea unui transmițător optic pentru a îmbunătăți puterea de ieșire a semnalului cu lungimi de undă multiplu, după care a fost multiplexat, așa cum se arată în figura 3. În acest fel, distanțele de transmisie de comunicare optică pot fi extinse . Acest formular cere o cerere de putere mai mare la EDFA.
Figura 3: Amplificator rapel
preamplificator
Când este utilizat ca preamplificator, EDFA are nevoie de caracteristicile de zgomot redus și câștig mare. Fiind echipat cu aceste caracteristici, EDFA poate îmbunătăți semnificativ sensibilitatea unui receptor optic atunci când este implementat în intrarea unui receptor optic, așa cum se arată în figura 4.
Figura 4: Preamplificatorul
Amplificator de linie
Când este utilizat ca amplificator de linie, EDFA este în măsură să compenseze periodic pierderea de transmisie a liniilor. Ca substitut pentru repetitorul OEO, EDFA poate amplifica direct semnalele optice transmise în linii. În acest fel, soluționăm problemele gâtului de blocaj al schimbului fotoelectric pentru a pune bazele rețelei tot-optice (AON). Figura 5 prezintă această aplicație a EDFA.
Figura 5: Amplificator de linie
EDFA are următoarele domenii de aplicare:
(1) EDFA poate fi utilizat în sistemul de comunicații optice de mare capacitate și de mare viteză. Aplicarea EDFA este foarte constructivă pentru a rezolva problemele de sensibilitate scăzută a receptorilor și distanțe scurte de transmisie din cauza lipsei repetorului OEO.
(2) EDFA poate fi utilizat în sistemul de comunicații optice pe distanțe lungi. Folosind EDFA, putem reduce dramatic costurile de construcție prin creșterea distanței repetatoarelor pentru a reduce cantitatea de repetitoare regenerative. Sistemul de comunicare optică de lungă durată include în principal sistemul de transmisie optică a trunchiului de sol și sistemul de transmisie prin cablu din fibre optice submarine.
(3) EDFA poate fi utilizat în sistemul de rețea de acces pentru abonați la fibre optice. Dacă distanțele de transmisie sunt prea lungi, EDFA va funcționa ca amplificator de linie pentru a compensa pierderile de transmisie ale liniilor, crescând astfel mult numărul de abonați.
(4) EDFA poate fi utilizat în sistemul de multiplexare cu diviziune a undelor (WDM), în special în sistemul DWDM (multiplexare cu diviziune de undă densă). Utilizarea EDFA în sistemul WDM este capabilă să rezolve problemele pierderii de inserție și să reducă influențele dispersiei cromatice.
(5) EDFA poate fi utilizat în sistemul de televiziune antena comunitar (CATV). În sistemul CATV, EDFA funcționează ca amplificator rapel pentru a îmbunătăți considerabil puterea de intrare a unui transmițător optic. Folosirea EDFA pentru a compensa pierderea de inserție a împărțitorilor de putere optică poate mări semnificativ scara rețelei de distribuție și crește numărul abonaților.
Concluzie
Din cele de mai sus, avem o bună înțelegere a EDFA, inclusiv principiul de lucru al EDFA și aplicarea acestuia. Dintre diferitele tehnologii disponibile pentru amplificatoare optice, tehnologia EDFA este de departe cea mai avansată. În prezent, EDFA se află pe larg în rețelele de comunicații cu fibre optice. Pe măsură ce tehnologiile de comunicare continuă să fie dezvoltate, EDFA va deveni alegerea preferată pentru viitoarele amplificatoare optice. Fiind echipată cu caracteristicile câștigului plat pe o gamă dinamică mare de câștig, zgomot redus, putere de ieșire cu saturație ridicată și funcționare stabilă cu o suprimare tranzitorie excelentă, EDFA va juca un rol din ce în ce mai important în sistemul de comunicații optice pentru a servi mai bine abonaților.
