La aplicación de EDFA

Los amplificadores ópticos son la tecnología esencial para las redes de comunicación óptica, ya que permiten la transmisión de muchos terabits de datos a distancias que van desde unos pocos cientos de kilómetros hasta miles de kilómetros, superando la limitación de pérdida de la fibra. Como el primer amplificador óptico comúnmente utilizado en sistemas de comunicación óptica, el EDFA ha impulsado un crecimiento drástico en la capacidad de transmisión con la implementación de sistemas WDM. Gracias a sus características de alta potencia de salida, alta ganancia, amplio ancho de banda, independencia de la polarización y baja figura de ruido, los EDFA se han convertido en uno de los componentes clave de los sistemas de comunicación óptica de nueva generación. ¿Qué es el EDFA? ¿Conoce su principio de funcionamiento?

 

Un amplificador de fibra dopada con erbio (EDFA) es un dispositivo repetidor óptico que se utiliza para aumentar la intensidad de las señales ópticas que se transmiten a través de un sistema de comunicaciones de fibra óptica. Una fibra óptica se dopa con erbio, un elemento de tierras raras, para que la fibra de vidrio pueda absorber luz en una frecuencia y emitirla en otra.

 

La fibra dopada con erbio (EDF) es la base de la tecnología EDFA, que consiste en una fibra de sílice convencional dopada con erbio. Cuando el erbio se ilumina con energía luminosa a una longitud de onda adecuada (980 nm o 1480 nm), se activa a un estado intermedio de larga vida, y luego decae al estado fundamental emitiendo luz en la banda de 1525-1565 nm. 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. El principio de funcionamiento de EDFA se muestra en la Figura 1.

 

La configuración EDFA se compone principalmente de un EDF, un láser de bombeo y un componente (a menudo denominado WDM) que combina la señal y la longitud de onda de bombeo para que se propaguen simultáneamente a través del EDF. En principio, los EDFA pueden diseñarse de forma que la energía de bombeo se propague en la misma dirección que la señal (bombeo directo), en la dirección opuesta (bombeo inverso) o en ambas direcciones a la vez. La energía de bombeo puede ser de 980 nm, de 1480 nm o una combinación de ambas. En la práctica, la configuración EDFA más común es la de bombeo directo, que utiliza una energía de bombeo de 980 nm, como se muestra en la Figura 2.

 

Después de aprender qué es el EDFA y su principio de funcionamiento, analizaremos los formularios y campos de aplicación del EDFA.

 

Cuando se utiliza como amplificador, el EDFA se implementa en la salida de un transmisor óptico para mejorar la potencia de salida de la señal multilongitud de onda multiplexada, como se muestra en la Figura 3. De esta manera, se pueden ampliar las distancias de transmisión de comunicaciones ópticas. Esta aplicación exige una mayor potencia de salida para el EDFA .

 

EDFA tiene los siguientes campos de aplicación:

 

(1) El EDFA puede emplearse en sistemas de comunicación óptica de alta capacidad y alta velocidad. Su aplicación resulta muy constructiva para abordar los problemas de baja sensibilidad de los receptores y las cortas distancias de transmisión debido a la falta de un repetidor OEO.

 

(2) El EDFA se puede utilizar en sistemas de comunicación óptica de larga distancia. Gracias a él, se pueden reducir drásticamente los costos de construcción al aumentar la distancia entre repetidores y así reducir la cantidad de repetidores regenerativos. El sistema de comunicación óptica de larga distancia incluye principalmente el sistema de transmisión óptica troncal terrestre y el sistema de transmisión por cable submarino de fibra óptica.

 

(3) El EDFA puede utilizarse en sistemas de redes de acceso de abonados de fibra óptica. Si las distancias de transmisión son demasiado largas, el EDFA funcionará como amplificador de línea para compensar las pérdidas de transmisión, aumentando así considerablemente el número de abonados.

 

(4) El EDFA puede emplearse en sistemas de multiplexación por división de longitud de onda (WDM), especialmente en sistemas de multiplexación por división de longitud de onda densa (DWDM). Su utilización en sistemas WDM permite solucionar los problemas de pérdida de inserción y reducir la influencia de la dispersión cromática.

 

(5) El EDFA se puede utilizar en sistemas de televisión por antena comunitaria (CATV). En estos sistemas, el EDFA funciona como amplificador para mejorar considerablemente la potencia de entrada de un transmisor óptico. El uso de EDFA para compensar la pérdida de inserción de los divisores de potencia óptica puede ampliar significativamente la escala de la red de distribución y aumentar el número de suscriptores.