EDFA
Оптические усилители являются критически важной технологией для сетей оптической связи, позволяющей передавать многие терабиты данных на расстояния от нескольких сотен километров до тысяч километров путем преодоления ограничения потерь в волокне. В качестве первого оптического усилителя, обычно используемого в системах оптической связи, EDFA привела к резкому увеличению пропускной способности с развертыванием систем WDM. Обладая такими характеристиками, как высокая выходная мощность, высокое усиление, широкая полоса пропускания, независимость от поляризации и низкий уровень шума, EDFA стали одним из ключевых компонентов, используемых в оптической системе связи нового поколения. Так что же такое EDFA? Знаете ли вы принцип работы EDFA?
Что такое ЭДФА?
Волоконный усилитель на основе эрбия (EDFA) - это оптическое устройство повторителя, которое используется для повышения интенсивности оптических сигналов, передаваемых через волоконно-оптическую систему связи. Оптическое волокно легировано редкоземельным элементом эрбием, так что стекловолокно может поглощать свет на одной частоте и излучать свет на другой частоте.
Принцип работы EDFA
Волокно, легированное эрбием (EDF), лежит в основе технологии EDFA, которая представляет собой обычное кварцевое волокно, легированное эрбием. Когда эрбий освещается световой энергией на подходящей длине волны (либо 980 нм, либо 1480 нм), он движется в промежуточное состояние с длительным сроком службы, а затем возвращается в основное состояние, испуская свет в диапазоне 1525-1565 нм. , Эрбий может быть накачан светом 980 нм, и в этом случае он проходит через нестабильное короткое время жизни до быстрого распада в квазистабильное состояние, или светом 1480 нм, когда он непосредственно возбуждается в квазистабильном состоянии. , Находясь в квазистабильном состоянии, он распадается на основное состояние, испуская свет в диапазоне 1525-1565 нм. Этот процесс распада может стимулироваться уже существующим светом, что приводит к усилению. Принцип работы EDFA показан на рисунке 1.
Рисунок 1: Принцип работы EDFA.
Baisc конфигурация EDFA
Конфигурация EDFA состоит в основном из EDF, лазера накачки и компонента (часто называемого WDM) для объединения сигнала и длины волны накачки, чтобы они могли одновременно распространяться через EDF. В принципе, EDFA могут быть спроектированы таким образом, чтобы энергия накачки распространялась в том же направлении, что и сигнал (накачка вперед), в направлении, противоположном сигналу (накачка назад), или в обоих направлениях вместе. Энергия накачки может быть либо энергией накачки 980 нм, энергией накачки 1480 нм, либо сочетанием того и другого. Практически, наиболее распространенной конфигурацией EDFA является конфигурация с прямой накачкой, использующая энергию накачки 980 нм, как показано на рисунке 2.
Рисунок 2: Конфигурация EDFA с энергией накачки 980 нм
Применение ЭДФА
После изучения, что такое EDFA, и принцип работы EDFA. Далее мы обсудим формы заявки и области применения EDFA.
Усилитель бустера
При использовании в качестве бустерного усилителя EDFA используется на выходе оптического передатчика для повышения выходной мощности мультиволнового сигнала, который был мультиплексирован, как показано на рисунке 3. Таким образом, расстояния передачи оптической связи могут быть увеличены , Эта форма заявки предъявляет повышенную выходную мощность к EDFA.
Рисунок 3: Бустерный усилитель
предусилитель
При использовании в качестве предварительного усилителя EDFA нуждается в функциях с низким уровнем шума и высоким усилением. Будучи оснащенным этими функциями, EDFA может значительно улучшить чувствительность оптического приемника при развертывании на входе оптического приемника, как показано на рисунке 4.
Рисунок 4: Предварительный усилитель
Линейный усилитель
При использовании в качестве линейного усилителя EDFA может периодически компенсировать потери при передаче линий. В качестве замены OEO-повторителя EDFA может напрямую усиливать оптические сигналы, передаваемые по линиям. Таким образом, мы решаем проблемы узкого места фотоэлектрического обмена, чтобы заложить основу для полностью оптической сети (AON). На рисунке 5 показано это применение EDFA.
Рисунок 5: Линейный усилитель
EDFA имеет следующие области применения:
(1) EDFA может использоваться в высокопроизводительной и высокоскоростной оптической системе связи. Применение EDFA очень конструктивно для решения проблем низкой чувствительности приемников и коротких расстояний передачи из-за отсутствия ретранслятора OEO.
(2) EDFA может использоваться в дальней оптической системе связи. Используя EDFA, мы можем значительно снизить стоимость строительства за счет увеличения расстояния между повторителями, чтобы уменьшить количество регенеративных повторителей. Система дальней оптической связи в основном включает в себя наземную систему оптической передачи и подводную волоконно-оптическую кабельную систему передачи.
(3) EDFA может использоваться в системе абонентского доступа по оптоволокну. Если расстояния передачи слишком велики, EDFA будет функционировать как линейный усилитель, чтобы компенсировать потери при передаче по линиям, тем самым значительно увеличивая количество абонентов.
(4) EDFA может использоваться в системе мультиплексирования с разделением по длине волны (WDM), особенно в системе плотного мультиплексирования с разделением по длине волны (DWDM). Использование EDFA в системе WDM способно решить проблемы вносимых потерь и уменьшить влияние хроматической дисперсии.
(5) EDFA может использоваться в системе общинного антенного телевидения (CATV). В системе CATV EDFA функционирует как усилитель-усилитель, значительно улучшая входную мощность оптического передатчика. Использование EDFA для компенсации вносимых потерь делителей оптической мощности может значительно увеличить масштаб распределительной сети и увеличить количество подписчиков.
Вывод
Исходя из вышеизложенного, мы хорошо понимаем EDFA, включая принцип работы EDFA и его применение. Из различных технологий, доступных для оптических усилителей, технология EDFA является наиболее передовой. В настоящее время EDFA широко используется в оптоволоконных сетях связи. Поскольку коммуникационные технологии продолжают развиваться, EDFA станет предпочтительным выбором для будущих оптических усилителей. Будучи оснащенным функциями равномерного усиления в широком диапазоне динамического усиления, низким уровнем шума, высокой выходной мощностью насыщения и стабильной работой с превосходным подавлением переходных процессов, EDFA будет играть все более важную роль в системе оптической связи для лучшего обслуживания абонентов.
