EDFA – 에르븀 도핑 파이버 증폭기

정의

에르븀 첨가 광섬유 증폭기(EDFA) 는 영국 사우샘프턴 대학교와 일본 도호쿠 대학교가 공동으로 개발한 최초의 광 증폭기입니다. 광통신 분야에서 가장 위대한 발명품 중 하나입니다. 에르븀 첨가 광섬유에는 희토류 원소인 에르븀(Er) 이온이 소량 포함되어 있으며, 이것이 EDFA의 핵심입니다. 1980년대 후반부터 EDFA 연구는 지속적으로 획기적인 발전을 이루어 왔습니다. WDM(파장분할다중분할) 기술이 광통신의 용량을 크게 증가시키면서, EDFA는 광섬유 통신에서 가장 널리 사용되는 광 증폭기 장치가 되었습니다.

원칙

EDFA는 에르븀 첨가 광섬유(약 10-30m)와 펌프 광원으로 구성됩니다. 펌프 광원(파장 980nm 또는 1480nm)의 작용으로 에르븀 첨가 광섬유의 유도 방출과 입력 광 신호의 변화에 따라 빛의 복사가 달라지는데, 이는 입력 광 신호의 증폭과 동일합니다. 연구에 따르면 에르븀 첨가 광섬유 증폭기는 일반적으로 15-40dB의 이득을 얻을 수 있으며, 거리 릴레이는 원래 기준 100km 이상 증가할 수 있습니다. 그렇다면 과학자들은 왜 에르븀 첨가 광섬유 소자를 사용하여 빛의 세기를 증가시켰을까요? 에르븀은 희토류 원소의 일종이며, 희토류 원소는 특별한 구조적 특징을 가지고 있다는 것은 잘 알려져 있습니다. 수년에 걸쳐 사람들은 광학 소자에 희토류 원소를 첨가하여 광학 성능을 향상시키는 방법을 사용해 왔으므로 이는 우연한 현상이 아닙니다. 또한, 펌프 광원 파장을 980nm와 1480nm 중에서 선택하는 이유는 무엇일까요? 실제로 펌핑 광원 파장은 520nm, 650nm, 980nm, 그리고 1480nm일 수 있습니다. 하지만 실제 실험 결과 1480nm 파장의 펌핑 광원 레이저 효율이 가장 높고, 그 다음으로 980nm 파장이 높은 것으로 나타났습니다.

장점

EDFA의 주요 장점은 이득이 높고, 대역폭이 넓으며, 출력 전력이 높고, 펌핑 효율이 높고, 삽입 손실이 낮으며, 편광 상태에 민감하지 않다는 것입니다.

응용 프로그램

EDFA를 기존의 광디지털 통신 시스템 응용 분야에 사용하면 많은 광중계기를 절약할 수 있으며, 거리 릴레이도 크게 증가시킬 수 있습니다. 이는 장거리 광섬유 케이블 트렁킹 시스템에 매우 중요합니다.

주요 응용 분야는 다음과 같습니다.