EDFA
Optické zesilovače jsou kritickou technologií pro optické komunikační sítě, které umožňují překonat omezení ztráty vláken přenosem mnoha terabitů dat na vzdálenosti od několika stovek kilometrů do tisíců kilometrů. Jako první optický zesilovač běžně používaný v optických komunikačních systémech vedl EDFA s rozmístěním systémů WDM k dramatickému nárůstu přenosové kapacity. Vybaveny funkcemi vysokého výstupního výkonu, vysokého zisku, široké šířky pásma, nezávislosti na polarizaci a nízkého šumu, se EDFA staly jednou z klíčových součástí optického komunikačního systému nové generace. Co je EDFA? Znáte pracovní princip EDFA?
Co je EDFA?
Erbiem dopovaný vláknový zesilovač (EDFA) je optické opakovací zařízení, které se používá ke zvýšení intenzity optických signálů přenášených prostřednictvím komunikačního systému s optickými vlákny. Optické vlákno je dotováno erbiem prvku vzácných zemin, takže skleněné vlákno může absorbovat světlo na jedné frekvenci a emitovat světlo na jiné frekvenci.
Pracovní princip EDFA
Vláknina dopovaná erbiem (EDF) je jádrem technologie EDFA, což je konvenční křemičitá vlákna dopovaná Erbiem. Když je Erbium osvětleno světelnou energií na vhodné vlnové délce (buď 980 nm nebo 1480 nm), je motivováno k přechodnému stavu s dlouhou životností, pak se rozkládá zpět do základního stavu emitováním světla v pásmu 1525-1565 nm . Erbium může být čerpáno buď světlem 980 nm, v tom případě prochází nestabilním krátkým životním stavem před rychlým rozpadem do téměř stabilního stavu, nebo světlem 1480 nm, v tomto případě je přímo excitováno do téměř stabilního stavu . Jakmile je v kvazi-stabilním stavu, rozkládá se do základního stavu vyzařováním světla v pásmu 1525-1565 nm. Tento proces rozkladu může být stimulován již existujícím světlem, což vede k zesílení. Pracovní princip EDFA je znázorněn na obrázku 1.
Obrázek 1: Pracovní princip EDFA.
Baisc konfigurace EDFA
Konfigurace EDFA je hlavně složena z EDF, laserového čerpadla a komponenty (často označované jako WDM) pro kombinování signálu a vlnové délky čerpadla tak, aby se mohly šířit současně prostřednictvím EDF. V zásadě mohou být EDFA konstruovány tak, že energie čerpadla se šíří ve stejném směru jako signál (dopředné čerpání), v opačném směru než signál (zpětné čerpání) nebo v obou směrech společně. Energie čerpadla může být buď energie čerpadla 980 nm, energie čerpadla 1480 nm, nebo kombinace obou. Prakticky je nejběžnější konfigurací EDFA konfigurace vpřed čerpání využívající energii čerpadla 980 nm, jak je znázorněno na obrázku 2.
Obrázek 2: Konfigurace EDFA s energií čerpadla 980 nm
Aplikace EDFA
Poté, co se naučíme, co je EDFA, a pracovní princip EDFA. Dále probereme formuláře žádosti a aplikační pole EDFA.
Posilovací zesilovač
Když je použit jako zesilovač, EDFA je nasazena ve výstupu optického vysílače pro zlepšení výstupního výkonu multiplexního signálu s více vlnovými délkami, jak je znázorněno na obrázku 3. Tímto způsobem lze prodloužit vzdálenosti optického komunikačního přenosu. . Tato přihláška klade požadavek na vyšší výstupní výkon na EDFA.
Obrázek 3: Posilovací zesilovač
Předzesilovač
Při použití jako předzesilovač potřebuje EDFA funkce nízkého šumu a vysokého zisku. Když je EDFA vybaven těmito vlastnostmi, může výrazně zlepšit citlivost optického přijímače, když je nasazen na vstup optického přijímače, jak je znázorněno na obrázku 4.
Obrázek 4: Předzesilovač
Line zesilovač
Při použití jako zesilovač linky je EDFA schopna periodicky kompenzovat přenosovou ztrátu vedení. Jako náhrada za OEO opakovač může EDFA přímo zesílit optické signály přenášené v řádcích. Tímto způsobem řešíme úzké profily fotoelektrické výměny a vytváříme základy pro celou optickou síť (AON). Obrázek 5 ukazuje tuto aplikaci EDFA.
Obrázek 5: Linkový zesilovač
EDFA má následující oblasti použití:
(1) EDFA lze použít ve vysokokapacitním a vysokorychlostním optickém komunikačním systému. Aplikace EDFA je velmi konstruktivní pro řešení problémů nízké citlivosti přijímačů a krátkých přenosových vzdáleností kvůli nedostatku opakovačů OEO.
(2) EDFA lze využít v dálkovém optickém komunikačním systému. Využitím EDFA můžeme výrazně snížit stavební náklady zvýšením rozteče opakovačů, abychom snížili množství regeneračních opakovačů. Dálkový optický komunikační systém zahrnuje hlavně optický přenosový systém pozemního kmene a přenosový systém podmořských optických kabelů.
(3) EDFA lze použít v optickém vláknovém předplatitelském přístupovém síťovém systému. Pokud jsou přenosové vzdálenosti příliš dlouhé, EDFA bude fungovat jako zesilovač linky, aby kompenzoval přenosové ztráty vedení, čímž se výrazně zvýší počet účastníků.
(4) EDFA lze použít v systému multiplexování vlnových délek (WDM), zejména v hustém systému multiplexování vlnových délek (DWDM). Využití EDFA v systému WDM je schopno řešit problémy se ztrátou inzerce a snížit vlivy chromatické disperze.
(5) EDFA lze použít v komunitním anténním televizním systému (CATV). V systému CATV funguje EDFA jako pomocný zesilovač, který výrazně zlepšuje vstupní výkon optického vysílače. Využití EDFA pro kompenzaci ztráty vložení optických výkonových rozbočovačů může výrazně zvětšit měřítko distribuční sítě a zvýšit počet předplatitelů.
Závěr
Z výše uvedeného máme dobré znalosti o EDFA, včetně pracovního principu EDFA a jeho uplatňování. Z různých technologií dostupných pro optické zesilovače je EDFA technologie zdaleka nejpokročilejší. V současné době je EDFA značně v komunikačních sítích s optickými vlákny. S pokračujícím vývojem komunikačních technologií se EDFA stane preferovanou volbou pro budoucí optické zesilovače. EDFA bude vybavena vlastnostmi plochého zisku v širokém rozsahu dynamického zisku, nízkým šumem, vysokým saturačním výstupním výkonem a stabilním provozem s vynikajícím přechodným potlačením. EDFA bude hrát stále důležitější roli v optickém komunikačním systému, aby lépe sloužil předplatitelům.
