EDFA
Optische versterkers zijn de kritieke technologie voor de optische communicatienetwerken en maken de overdracht mogelijk van vele terabits van gegevens over afstanden van enkele honderden kilometers tot duizenden kilometers door de beperking van het vezelverlies te overwinnen. Als de eerste optische versterker die gewoonlijk wordt gebruikt in optische communicatiesystemen, heeft EDFA geleid tot een dramatische groei van de transmissiecapaciteit met de inzet van WDM-systemen. Uitgerust met de kenmerken van hoog uitgangsvermogen, hoge versterking, brede bandbreedte, polarisatieonafhankelijkheid en een laag ruisgetal, zijn EDFA's een van de belangrijkste componenten geworden in het optische communicatiesysteem van de nieuwe generatie. Dus wat is EDFA? Kent u het werkingsprincipe van EDFA?
Wat is EDFA?
Erbium-gedoteerde vezelversterker (EDFA) is een optisch repeaterapparaat dat wordt gebruikt om de intensiteit van optische signalen die door een vezeloptisch communicatiesysteem worden gedragen te verhogen. Een optische vezel is gedoteerd met het zeldzame aarde-element erbium zodat de glasvezel licht kan absorberen met de ene frequentie en licht kan uitzenden met een andere frequentie.
EDFA Werkingsprincipe
De met erbium gedoteerde vezel (EDF) vormt de kern van de EDFA-technologie, een conventionele silicavezel gedoteerd met Erbium. Wanneer de Erbium wordt verlicht met lichtenergie op een geschikte golflengte (ofwel 980 nm of 1480 nm), wordt deze gemotiveerd tot een intermediaire toestand met een lange levensduur, waarna deze terugvalt naar de grondtoestand door licht uit te zenden binnen de 1525-1565 nm-band . De Erbium kan worden gepompt door 980 nm licht, in welk geval het door een onstabiele korte levensduur gaat voordat het snel in een quasi-stabiele toestand vervalt, of door 1480 nm licht in welk geval het direct wordt geëxciteerd naar de quasi-stabiele toestand . Eenmaal in de quasi-stabiele toestand vervalt deze naar de grondtoestand door licht uit te zenden in de 1525-1565 nm-band. Dit vervalproces kan worden gestimuleerd door reeds bestaand licht, wat resulteert in versterking. Het werkingsprincipe van EDFA wordt getoond in figuur 1.
Figuur 1: EDFA werkingsprincipe.
Baisc-configuratie van EDFA
EDFA-configuratie bestaat hoofdzakelijk uit een EDF, een pomplaser en een component (vaak aangeduid als een WDM) voor het combineren van het signaal en de pompgolflengte zodat ze zich gelijktijdig door de EDF kunnen voortplanten. In principe kunnen EDFA's zodanig worden ontworpen dat pompenergie zich voortplant in dezelfde richting als het signaal (voorwaarts pompen), de tegengestelde richting van het signaal (achterwaarts pompen), of beide richtingen samen. De pompenergie kan 980 nm pompenergie, 1480 nm pompenergie of een combinatie van beide zijn. Praktisch gezien is de meest gebruikelijke EDFA-configuratie de voorwaartse pompconfiguratie met 980 nm pompenergie, zoals weergegeven in figuur 2.
Figuur 2: De EDFA-configuratie met 980 nm pompenergie
Toepassing van EDFA
Na het leren wat is EDFA, en EDFA werkingsprincipe. Vervolgens zullen we aanvraagformulieren en toepassingsvelden van EDFA bespreken.
Booster versterker
Bij gebruik als boosterversterker wordt EDFA ingezet in de uitgang van een optische zender om het uitgangsvermogen van het multigolflengtesignaal dat is gemultiplexed te verbeteren, zoals weergegeven in figuur 3. Op deze manier kunnen afstanden van optische communicatietransmissie worden uitgebreid . Dit aanvraagformulier vraagt om een hoger uitgangsvermogen op EDFA.
Afbeelding 3: De boosterversterker
voorversterker
Bij gebruik als de voorversterker heeft EDFA de kenmerken van lage ruis en hoge versterking nodig. Omdat deze met deze functies is uitgerust, kan EDFA de gevoeligheid van een optische ontvanger aanzienlijk verbeteren wanneer deze wordt gebruikt in de ingang van een optische ontvanger, zoals weergegeven in figuur 4.
Afbeelding 4: De voorversterker
Lijnversterker
Bij gebruik als lijnversterker kan EDFA periodiek het transmissieverlies van lijnen compenseren. Als vervanging voor OEO-repeater kan EDFA de optische signalen die in lijnen worden uitgezonden rechtstreeks versterken. Op deze manier lossen we de knelpunten van foto-elektrische uitwisseling op om een basis te leggen voor een volledig optisch netwerk (AON). Figuur 5 toont deze toepassing van EDFA.
Afbeelding 5: De lijnversterker
EDFA heeft de volgende toepassingsgebieden:
(1) EDFA kan worden gebruikt in het optische communicatiesysteem met hoge capaciteit en hoge snelheid. De toepassing van EDFA is zeer constructief om de problemen van lage gevoeligheid van ontvangers en korte transmissieafstanden aan te pakken vanwege een gebrek aan OEO-repeater.
(2) EDFA kan worden gebruikt in een optisch communicatiesysteem voor lange afstanden. Door EDFA te gebruiken, kunnen we de constructiekosten aanzienlijk verlagen door de afstand tussen de repeaters te vergroten om de hoeveelheid regeneratieve repeaters te verminderen. Het lange-afstands optische communicatiesysteem omvat hoofdzakelijk het landtransmissie optische transmissiesysteem en het onderzeese optische vezelkabel transmissiesysteem.
(3) EDFA kan worden gebruikt in het toegangsnetwerksysteem voor glasvezelabonnees. Als de transmissieafstanden te lang zijn, zal EDFA fungeren als de lijnversterker om de transmissieverliezen van lijnen te compenseren, waardoor het aantal abonnees sterk toeneemt.
(4) EDFA kan worden gebruikt in een golflengteverdelingsmultiplexsysteem (WDM), in het bijzonder een dicht golflengteverdelingsmultiplexsysteem (DWDM). Gebruik van EDFA in het WDM-systeem is in staat om de problemen van invoegverlies op te lossen en de invloeden van chromatische dispersie te verminderen.
(5) EDFA kan worden gebruikt in CATV-systemen (Community Antenne Television). In het CATV-systeem functioneert EDFA als de boosterversterker om het ingangsvermogen van een optische zender aanzienlijk te verbeteren. Het gebruik van EDFA om het invoegverlies van optische vermogenssplitters te compenseren, kan de schaal van het distributienetwerk aanzienlijk vergroten en het aantal abonnees vergroten.
Conclusie
Uit het bovenstaande hebben we een goed begrip van EDFA, inclusief het EDFA-werkingsprincipe en de toepassing ervan. Van de verschillende beschikbare technologieën voor optische versterkers is de EDFA-technologie veruit de meest geavanceerde. Tegenwoordig is EDFA uitgebreid in de glasvezelcommunicatienetwerken. Naarmate communicatietechnologieën verder worden ontwikkeld, zal EDFA de voorkeurskeuze worden voor de toekomstige optische versterkers. Uitgerust met de kenmerken van vlakke versterking over een groot dynamisch versterkingsbereik, weinig ruis, hoog verzadigingsuitgangsvermogen en stabiele werking met uitstekende tijdelijke onderdrukking, zal EDFA een steeds belangrijkere rol spelen in het optische communicatiesysteem om abonnees beter van dienst te kunnen zijn.