Principios y aplicaciones del EDFA

El EDFA (amplificador de fibra dopada con erbio) es el amplificador de fibra más importante, ampliamente utilizado en comunicaciones de fibra óptica de larga distancia hasta la fecha, principalmente por su baja pérdida de acoplamiento y otras ventajas sobre los amplificadores basados ​​en semiconductores. El EDFA puede amplificar la luz eficientemente en la región de longitud de onda de 1,5 μm, donde las fibras de telecomunicaciones tienen mínimas pérdidas. ¿Cómo funciona el EDFA y cuáles son sus principales aplicaciones? Este tutorial describe los principios y aplicaciones del EDFA.

Principios

El núcleo del EDFA es la fibra óptica dopada con erbio. Se trata de una fibra óptica cuyo núcleo está dopado con iones de erbio, un elemento de tierras raras, Er3+. Cuando el erbio se ilumina con energía luminosa a una longitud de onda adecuada (980 nm o 1480 nm), se excita a un estado intermedio de larga duración (véase la Figura 1), tras lo cual decae de nuevo al estado fundamental emitiendo luz en la banda de 1525-1565 nm. Si ya existe energía luminosa en la banda de 1525-1565 nm, por ejemplo, debido a un canal de señal que atraviesa el EDF, esto estimula el proceso de decaimiento (denominado emisión estimulada), lo que genera energía luminosa adicional. Por lo tanto, si una longitud de onda de bombeo y una longitud de onda de señal se propagan simultáneamente a través de un EDF, se producirá una transferencia de energía a través del erbio desde la longitud de onda de bombeo a la longitud de onda de señal, lo que resulta en la amplificación de la señal.

Figura 1: Niveles de energía del erbio con el EDF. El erbio puede ser bombeado por luz de 980 nm, en cuyo caso pasa por un estado inestable de corta vida antes de decaer rápidamente a un estado cuasi-estable, o por luz de 1480 nm, en cuyo caso se excita directamente al estado cuasi-estable. Una vez en el estado cuasi-estable, decae al estado fundamental emitiendo luz en la banda de 1525-1565 nm. Este proceso de decaimiento puede ser estimulado por luz preexistente, lo que resulta en amplificación.

Aplicaciones

Los EDFA pueden desempeñar diversas funciones en sistemas de comunicaciones por fibra óptica. Las aplicaciones más importantes son las siguientes:

La potencia de un transmisor de datos puede aumentarse con un EDFA de alta potencia antes de entrar en un tramo largo de fibra, o con un dispositivo con grandes pérdidas, como un divisor de fibra óptica. Estos divisores se utilizan ampliamente, por ejemplo, en sistemas de televisión por cable (CATV), donde un solo transmisor envía señales a varias fibras.

También se puede utilizar un amplificador de fibra delante de un receptor de datos si la señal entrante es débil. A pesar de la introducción de ruido del amplificador, esto puede mejorar la relación señal-ruido y, por lo tanto, la velocidad de transmisión de datos, ya que el ruido del amplificador puede ser menor que el ruido de entrada del receptor. Sin embargo, es más común utilizar fotodiodos de avalancha, que incorporan amplificación de señal.

Los EDFA en línea se utilizan entre tramos largos de fibra óptica de transmisión pasiva. El uso de múltiples amplificadores en un enlace de fibra óptica de gran longitud ofrece la ventaja de que se pueden compensar grandes pérdidas de transmisión sin que la potencia óptica caiga a niveles demasiado bajos, lo que perjudicaría la relación señal-ruido, ni transmitir potencias ópticas excesivas en otras ubicaciones, lo que causaría efectos no lineales perjudiciales debido a las inevitables no linealidades de la fibra. Muchos de estos EDFA en línea funcionan incluso en condiciones difíciles, por ejemplo, en el fondo del océano, donde el mantenimiento sería prácticamente imposible.

Aunque los transmisores de datos no suelen basarse en dispositivos dopados con erbio, los EDFA suelen formar parte de equipos para probar el hardware de transmisión. También se utilizan en el contexto del procesamiento óptico de señales.

La EDFA puede implementarse en las bandas C y L de telecomunicaciones. Por lo tanto, su uso en sistemas WDM resulta muy práctico para compensar diversas atenuaciones ópticas. Un atractivo particular de las EDFA reside en su gran ancho de banda de ganancia, que suele ser de decenas de nanómetros y, por lo tanto, más que suficiente para amplificar canales de datos con las velocidades de datos más altas sin introducir efectos de estrechamiento de la ganancia. Una sola EDFA puede utilizarse para amplificar simultáneamente muchos canales de datos a diferentes longitudes de onda dentro de la región de ganancia; esta técnica se denomina multiplexación por división de longitud de onda (WDM). Antes de la disponibilidad de estos amplificadores de fibra, no existía un método práctico para amplificar todos los canales, por ejemplo, entre tramos largos de fibra de un enlace de fibra óptica: era necesario separar todos los canales de datos, detectarlos y amplificarlos electrónicamente, reenviarlos ópticamente y combinarlos de nuevo. La introducción de los amplificadores de fibra supuso una enorme reducción de la complejidad, junto con el consiguiente aumento de la fiabilidad. Se consiguen vidas útiles muy largas mediante el uso de diodos de bombeo redundantes de capacidad reducida.

Hasta el momento, los únicos competidores de los EDFA en la región de 1,5 μm son los amplificadores Raman, que se benefician del desarrollo de láseres de bombeo de mayor potencia. La amplificación Raman también puede realizarse en la fibra de transmisión. Sin embargo, los EDFA siguen siendo muy dominantes.

Soluciones EDFA de Fiber-Mart: satisfacen diversas aplicaciones

Fiber-Mart ofrece una serie de amplificadores ópticos EDFA , incluyendo EDFA DWDM para sistemas DWDM (Multiplexación por División de Longitud de Onda Densa), EDFA CATV para aplicaciones de televisión por cable (CATV) y EDFA SDH para redes SDH (Jerarquía Digital Síncrona). Además, también podemos proporcionar EDFA DCM con acceso de etapa intermedia y amplificadores de alta potencia como el EYDFA.

EDFA para aplicaciones de CATV:

EDFA para aplicaciones DWDM

Aplicación EDFA para SDH

DCM EDFA con aplicación de acceso de etapa intermedia

Productos destacados

Suministro de filtro FTTX WDM Personalice el módulo FWDM para adaptarlo a sus requisitos específicos

Amplificadores ópticos SDH Amplificador amplificador, amplificador en línea, preamplificador para redes SDH

Transpondedor WDM (OEO) SFP a SFP, SFP+ a SFP+, XFP a XFP, SFP a XFP, QSFP a QSFP Transpondedor OEO.