EDFA をご存知ですか?

信号は光ファイバーを長距離伝送する際に減衰します。そのため、CWDM（粗波長分割多重）やDWDM（高密度波長分割多重）では光増幅器が必要になります。光増幅器は、光信号を電気信号に変換することなく直接増幅できる装置です。EDFA（エルビウム添加光ファイバ増幅器）は最も一般的な光増幅器です。

 

EDFAは、シリカファイバーのコアにエルビウム元素をドープしたものです。伝送距離が数百キロメートルを超えると信号が減衰するため、光ファイバー信号を増幅するDWDM装置の一つです。「ドーピング」とは、電子を操作して結果を促進するために化学元素を使用するプロセスを指します。通信分野や様々な研究分野で利用されています。

 

一般的に、EDFAは光子の放出を誘導する原理で動作します。ポンピングバンドと呼ばれるポンプレーザーは、シリカファイバーにドーパントを挿入することで、利得、つまり増幅をもたらします。EDFAの増幅は、ポンプレーザーがエルビウムイオンを励起し、より高いエネルギーレベルに達することで発生します。励起されたイオンは、CWDM、DWDM機器の増幅自然放出、または誘導放出によって基底状態へと遷移します。増幅自然放出はシステムにおける主要なノイズ源です。また、誘導放出は光子を生成することで信号を増幅する可能性があります。EDFAでは、コア部分のエルビウムドープ光ファイバーにレーザーダイオードからの光がポンピングされます。通信システムにおけるこの種の構成は、光ファイバー通信に役立ちます。

 

EDFAには多くの利点があります。第一に、EOおよびOE変換を必要とせずに、信号のインライン増幅が可能です。第二に、1550nm領域の広い波長帯域（>80nm）を比較的平坦な利得で直接かつ同時に増幅できます。第三に、ポンプ光から信号光への高い電力伝送効率を提供します。最後に、EDFAは低ノイズであるため、長距離アプリケーションに適しています。

 

EDFAには多くの利点がある一方で、欠点も存在します。例えば、EDFAは通常、最大約800キロメートル（km）までしかカバーできず、10スパンまでしか対応できません。距離が長くなると、信号のタイミングと形状を調整し、光ファイバー内の様々な光分散形態によって蓄積されたノイズを除去する中間ラインリピータが必要になります。そのため、EDFAには依然として改良の余地があります。