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Definição
O amplificador de fibra dopada com érbio (EDFA) é o primeiro amplificador óptico bem-sucedido inventado pela Universidade de Southampton, no Reino Unido, e pela Universidade JP Tohoku. É uma das maiores invenções em comunicação óptica. A fibra óptica dopada com érbio incorpora uma pequena quantidade de íons érbio (Er) de um elemento de terras raras. Este é o núcleo do EDFA. Desde o final da década de 1980, a pesquisa com EDFA tem feito avanços significativos continuamente. À medida que a tecnologia WDM aumenta significativamente a capacidade da comunicação óptica, ela se torna o dispositivo amplificador óptico mais amplamente utilizado na comunicação por fibra óptica.
Princípio
O EDFA é constituído por um período de fibra dopada com érbio (cerca de 10-30 m) e uma fonte de luz de bombeamento. A emissão estimulada da fibra dopada com érbio sob a ação da fonte de luz de bombeamento (comprimento de onda de 980 nm ou 1480 nm) e a radiação de luz variam com a mudança do sinal óptico de entrada, que é equivalente à amplificação do sinal óptico de entrada. Estudos demonstraram que os amplificadores de fibra dopada com érbio normalmente podem obter 15-40 dB de ganho, e a distância do relé pode ser aumentada com base no original em mais de 100 km. Então, por que os cientistas usaram o elemento de fibra dopada com érbio para aumentar a intensidade da luz? Sabemos que o érbio é um tipo de elemento de terras raras, e os elementos de terras raras têm suas características estruturais especiais. Ao longo dos anos, as pessoas têm usado o método que dopa elementos de terras raras em dispositivos ópticos para melhorar o desempenho da óptica, então este não é um fator acidental. Além disso, por que o comprimento de onda da fonte de bombeamento foi escolhido entre 980 nm e 1480 nm? De fato, o comprimento de onda da fonte de luz de bombeamento pode ser 520 nm, 650 nm, 980 nm e 1480 nm. Mas a prática demonstrou que a eficiência do laser da fonte de luz de bombeamento com comprimento de onda de 1480 nm é a mais alta, seguida pelo comprimento de onda de 980 nm.
Vantagens
A principal vantagem do EDFA é alto ganho, ampla largura de banda, alta potência de saída, alta eficiência de bombeamento, baixa perda de inserção e não é sensível ao estado de polarização.
- Sua área de amplificação coincide com a área de perda mínima da fibra monomodo, o que reduz a perda de transmissão do sinal de luz, que pode ser transmitido a distâncias relativamente longas.
- É transparente ao formato do sinal digital e à taxa de dados.
- Sua largura de banda de amplificação é tão ampla que dezenas ou até centenas de canais podem ser transmitidos na mesma fibra.
- Possui baixa figura de ruído próxima ao limite quântico, o que significa que múltiplos amplificadores podem ser conectados em cascata.
- Seu tempo de recuperação de saturação de ganho é longo e há uma diafonia muito pequena entre os respectivos canais.
Aplicações
Quando o EDFA é usado em aplicações convencionais de sistemas de comunicação digital óptica, podemos economizar muitos repetidores ópticos, e a distância do relé também pode ser aumentada significativamente, o que é de grande importância para sistemas de distribuição de cabos de fibra óptica de longa distância.
As principais aplicações incluem:
- Pode ser usado como amplificador de distância de luz. O repetidor eletrônico de fibra óptica tradicional tem muitas limitações. Assim como na conversão de sinais digitais e analógicos, o repetidor deve ser alterado de acordo. O repetidor muda após a troca do dispositivo de uma taxa baixa para uma alta; transmite apenas o mesmo comprimento de onda do sinal óptico, sendo de estrutura complexa e cara. O amplificador de fibra dopada com érbio supera essas deficiências, não apenas por não precisar ser alterado com a mudança na direção do sinal, mas também por não precisar ser substituído para expansão do equipamento ou multiplexação por divisão de comprimento de onda óptico.
- Pode ser usado para o amplificador do transmissor e o pré-amplificador do receptor óptico. Para a parte traseira do amplificador do transmissor óptico, a potência de transmissão do laser é aumentada de 0 dB para +10 dB. O pré-amplificador do receptor óptico também pode ter sua sensibilidade bastante aprimorada. Portanto, apenas a linha de 1-2 amplificadores dopados com érbio pode aumentar a distância de transmissão do sinal para 100-200 km. Além disso, o problema do amplificador de fibra dopada com érbio a ser resolvido, as vantagens exclusivas do amplificador de fibra dopada com érbio foram reconhecidas pelo mundo e estão sendo mais amplamente utilizadas. No entanto, o amplificador de fibra dopada com érbio também apresenta algumas limitações. Por exemplo, na comunicação de longa distância, não é possível perder o canal, os contatos comerciais de cada estação são mais difíceis, não é fácil encontrar falhas, a vida útil da fonte de luz de bombeamento não é longa, e à medida que a tecnologia de comunicação por fibra óptica continua a progredir, esses problemas serão resolvidos satisfatoriamente.
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