EDFA – エルビウム添加光ファイバー増幅器

意味

エルビウム添加光ファイバ増幅器（EDFA）は、英国サウサンプトン大学と日本東北大学によって発明された世界初の光増幅器であり、光通信における偉大な発明の一つです。エルビウム添加光ファイバには、微量の希土類元素であるエルビウム（Er）イオンが添加されています。これがEDFAの中核を成しています。1980年代後半から、EDFAの研究は継続的に大きな進歩を遂げてきました。WDM技術によって光通信容量が大幅に増加したことで、EDFAは光ファイバ通信において最も広く利用される光増幅器となりました。

原理

EDFAは、エルビウム添加光ファイバ（約10～30m）と励起光源で構成されています。励起光源（波長980nmまたは1480nm）の作用下でエルビウム添加光ファイバが誘導放出され、入力光信号の変化に応じて光の放射が変化します。これは、入力光信号の増幅に相当します。研究によると、エルビウム添加光ファイバ増幅器は通常15～40dBの利得が得られ、中継距離を元の100km以上に延長できます。では、なぜ科学者はエルビウム添加光ファイバ素子を使用して光強度を高めたのでしょうか？エルビウムは希土類元素の一種であり、希土類元素には特殊な構造的特徴があることは周知の事実です。長年にわたり、人々は光学デバイスに希土類元素をドープして光学系の性能を向上させてきました。これは偶然の要因ではありません。さらに、なぜ励起光源の波長は980nmと1480nmの2つから選ばれるのでしょうか？実際には、励起光源の波長は520nm、650nm、980nm、1480nmのいずれかを選択できます。しかし、実践では1480nm波長の励起光源のレーザー効率が最も高く、次いで980nm波長であることが証明されています。

利点

EDFA の主な利点は、高ゲイン、広い帯域幅、高出力、高ポンピング効率、低挿入損失、偏光状態の影響を受けないことです。

アプリケーション

EDFA を従来の光デジタル通信システムアプリケーションで使用すると、多くの光中継器を節約できるだけでなく、中継距離も大幅に延長できるため、長距離光ファイバーケーブルトランクシステムにとって大きな意義があります。

主な用途は次のとおりです。