EDFA
Optiske forstærkere er den kritiske teknologi til de optiske kommunikationsnetværk, hvilket muliggør transmission af mange terabits af data over afstande fra et par hundrede kilometer til tusinder af kilometer ved at overvinde begrænsningen af fibertab. Som den første optiske forstærker, der almindeligvis bruges i optiske kommunikationssystemer, har EDFA resulteret i en dramatisk vækst i transmissionskapacitet med implementeringen af WDM-systemer. Vær udstyret med funktionerne høj udgangseffekt, høj forstærkning, bred båndbredde, polarisationsuafhængighed og lavt støjtal, EDFA'er er blevet en af de vigtigste komponenter, der bruges i den nye generation af optiske kommunikationssystemer. Så hvad er EDFA? Kender du EDFA's arbejdsprincip?
Hvad er EDFA?
Erbium-doteret fiberforstærker (EDFA) er en optisk repeater-enhed, der bruges til at øge intensiteten af optiske signaler, der føres gennem et fiberoptisk kommunikationssystem. En optisk fiber er doteret med det sjældne jordelement erbium, så glasfiberen kan absorbere lys ved en frekvens og udsende lys ved en anden frekvens.
EDFA's arbejdsprincip
Den erbium-doterede fiber (EDF) er kernen i EDFA-teknologien, som er en konventionel silicafiber, der er doteret med Erbium. Når Erbium er oplyst med lysenergi i en passende bølgelængde (enten 980 nm eller 1480 nm), motiveres det til en lang levetid mellemtilstand, derefter falder det tilbage til jordtilstanden ved at udsende lys inden for båndet 1525-1565 nm . Erbiet kan enten pumpes med 980 nm lys, i hvilket tilfælde det passerer gennem en ustabil kort levetidstilstand, før den hurtigt henfalder til en kvasi-stabil tilstand, eller ved 1480 nm lys, i hvilket tilfælde den er direkte ophidset til den kvasi-stabile tilstand . Når den er i den kvasi-stabile tilstand, nedbrydes den til jordtilstanden ved at udsende lys i båndet 1525-1565 nm. Denne henfaldsproces kan stimuleres af forud eksisterende lys, hvilket resulterer i amplifikation. EDFA's arbejdsprincip er vist i figur 1.
Figur 1: EDFA's arbejdsprincip.
Baisc-konfiguration af EDFA
EDFA-konfiguration består hovedsageligt af en EDF, en pumpelaser og en komponent (ofte omtalt som en WDM) til at kombinere signalet og pumpens bølgelængde, så de kan forplantes samtidig gennem EDF. I princippet kan EDFA'er designes således, at pumpenergien forplantes i samme retning som signalet (fremadpumpning), den modsatte retning til signalet (bagudpumping) eller begge retninger sammen. Pumpenergien kan enten være 980 nm pumpenergi, 1480 nm pumpenergi eller en kombination af begge dele. Praktisk set er den mest almindelige EDFA-konfiguration den fremadrettede pumpekonfiguration, der bruger 980 nm pumpenergi, som vist i fig. 2.
Figur 2: EDFA-konfigurationen med 980 nm pumpenergi
Anvendelse af EDFA
Efter at have lært hvad er EDFA, og EDFA arbejdsprincip. Dernæst drøfter vi ansøgningsformularer og ansøgningsfelter for EDFA.
Boosterforstærker
Når EDFA anvendes som boosterforstærker, distribueres det i en optisk senders output for at forbedre udgangseffekten for det multi-bølgelængdesignal, der er blevet multiplekset, som vist i figur 3. På denne måde kan afstandene til optisk kommunikationstransmission forlænges . Denne ansøgningsformular stiller et krav om højere outputeffekt på EDFA.
Figur 3: Boosterforstærker
forforstærker
Når det bruges som forforstærker, har EDFA brug for funktionerne ved lav støj og høj forstærkning. Da EDFA er udstyret med disse funktioner, kan det øge følsomheden af en optisk modtager betydeligt, når den er placeret i indgangen til en optisk modtager, som vist i figur 4.
Figur 4: Forforstærkeren
Linjeforstærker
Når EDFA anvendes som linjeforstærker, er det i stand til med jævne mellemrum at kompensere for transmissionstab for linjer. Som en erstatning for OEO-repeater kan EDFA direkte forstærke de optiske signaler, der transmitteres i linjer. På denne måde løser vi flaskehalsproblemerne ved fotoelektrisk udveksling for at lægge et fundament for alt-optisk netværk (AON). Figur 5 viser denne anvendelse af EDFA.
Figur 5: Linjeforstærker
EDFA har følgende anvendelsesområder:
(1) EDFA kan anvendes i det høje kapacitet og den hurtige optiske kommunikationssystem. Anvendelsen af EDFA er meget konstruktiv til at tackle problemerne med lav følsomhed for modtagere og korte transmissionsafstande på grund af mangel på OEO-repeater.
(2) EDFA kan bruges i optisk kommunikationssystem med lang afstand. Ved at bruge EDFA kan vi dramatisk sænke konstruktionsomkostningerne ved at øge repeaterafstanden for at reducere mængden af regenerative repeatere. Det optiske kommunikationssystem til langdistanse inkluderer hovedsageligt det optiske landtransmissionssystem og det ubåd optiske fiberkabeltransmissionssystem.
(3) EDFA kan bruges i det netværkssystem med optisk fiberabonnent. Hvis transmissionsafstandene er for lange, fungerer EDFA som linieforstærkeren for at kompensere for transmissionstabene for linjer, hvilket således øger antallet af abonnenter i høj grad.
(4) EDFA kan anvendes i bølgelængdedivisionsmultiplekssystem (WDM) -system, især tæt bølgelængdeafdelingsmultiplexeringssystem (DWDM). Brug af EDFA i WDM-systemet er i stand til at løse problemerne med indsættelsestab og reducere påvirkningerne af kromatisk spredning.
(5) EDFA kan bruges i CATV-systemet (community antenna television). I CATV-system fungerer EDFA som boosterforstærker til i høj grad at forbedre indgangseffekten for en optisk sender. Brug af EDFA til at kompensere for indsættelsestabet af optiske strømdelere kan forstørre omfanget af distributionsnetværket og øge antallet af abonnenter.
Konklusion
Fra det ovenstående har vi en god forståelse af EDFA, herunder EDFA's arbejdsprincip og dens anvendelse. Af de forskellige tilgængelige teknologier til optiske forstærkere er EDFA-teknologi langt den mest avancerede. I dag findes EDFA i vid udstrækning i de optiske fiberkommunikationsnetværk. Når kommunikationsteknologier fortsat udvikles, vil EDFA blive det foretrukne valg for de fremtidige optiske forstærkere. Da EDFA er udstyret med funktionerne i flad forstærkning over et stort dynamisk forstærkningsområde, lav støj, høj mætning udgangseffekt og stabil drift med fremragende forbigående undertrykkelse, spiller EDFA en mere og mere vigtig rolle i det optiske kommunikationssystem for bedre at betjene abonnenter.
