.webp)
Оптические усилители являются неотъемлемой частью систем передачи данных на большие расстояния. Наиболее важной особенностью оптического усилителя является то, что устройство может усиливать оптический сигнал напрямую, без необходимости предварительного преобразования сигнала в электрический. EDFA (усилитель на основе легированного эрбием волокна) — это один из многих типов оптических усилителей, способных усиливать сигнал в системах оптической связи на большие расстояния.
Основы работы оптических усилителей
При передаче на большие расстояния оптический сигнал необходимо многократно усиливать из-за потерь сигнала, вызванных затуханием в волокне, потерями при соединении, потерями при сварке волокна и т. д. До изобретения оптического усилителя оптический сигнал сначала необходимо было преобразовать в электрический сигнал, усилить его, а затем снова преобразовать в оптический. Этот процесс очень сложен и дорог. С тех пор были изобретены оптические усилители, способные усиливать сигналы напрямую; этот процесс значительно дешевле и положил начало революции в волоконной оптике. Существует три типа волоконно-оптических усилителей: усилители на основе легированных эрбием волокон (EDFA), рамановские усилители и полупроводниковые оптические усилители (SOA).
Что такое усилитель EDFA?
EDFA, или волоконный усилитель, легированный эрбием , является наиболее распространенным оптическим усилителем в системе WDM, использующим легированное эрбием волокно в качестве среды оптического усиления для непосредственного усиления сигналов. В качестве среды усиления используется стеклянное оптическое волокно, легированное ионами эрбия. Усиливающая среда в легированном эрбием волокне усиливает свет на длинах волн около 1550 нм — оптических длинах волн, которые подвергаются минимальному затуханию в оптических волокнах. EDFA лучше всего работает в диапазоне от 1530 до 1565 нм, обладает низким уровнем шума и может одновременно усиливать множество длин волн, что делает его предпочтительным волоконным усилителем для большинства применений в оптической связи.
Три типа усилителей EDFA для DWDM-подключения
В зависимости от своих функций, усилители на основе легированного эрбием волокна (EDFA) можно разделить на три типа: усилитель-бустер, линейный усилитель и предусилитель.
Усилитель-бустер
Усилитель-бустер работает на передающей стороне линии связи и предназначен для усиления сигнальных каналов, выходящих из передатчика, до уровня, необходимого для передачи в волоконно-оптический канал. Он не всегда требуется в одноканальных линиях связи, но является важной частью в линиях DWDM, где мультиплексор ослабляет сигнальные каналы. Он обладает высокой входной мощностью, высокой выходной мощностью и средним оптическим усилением. Распространенные типы: усилитель на 40 каналов C-диапазона с выходной мощностью 20 дБм и усилением 26 дБ (EDFA), усилитель на 40 каналов C-диапазона с выходной мощностью 16 дБм и усилением 14 дБ (EDFA) и другие.
Встроенный усилитель
В DWDM-линии линейный усилитель обычно устанавливается в промежуточных точках вдоль линии передачи для компенсации потерь при передаче по оптоволокну и других потерь при распределении. Оптический линейный усилитель предназначен для усиления оптического сигнала между двумя сетевыми узлами на основной оптической линии связи. Линейные усилители размещаются каждые 80-100 км, чтобы обеспечить поддержание уровня оптического сигнала выше уровня шума. Он характеризуется средней и низкой входной мощностью, высокой выходной мощностью, высоким оптическим коэффициентом усиления и низким коэффициентом шума.
Предусилитель
Предусилитель работает на приемном конце DWDM-канала. Он используется для компенсации потерь в демультиплексоре, расположенном рядом с оптическим приемником. Размещенный перед приемным концом DWDM-канала, предусилитель повышает уровень сигнала до момента обнаружения фотосигнала в системах сверхдальней связи, тем самым улучшая чувствительность приема. Он имеет относительно низкую входную мощность, среднюю выходную мощность и среднее усиление.
Как работает EDFA?
По сути, EDFA состоит из отрезка легированного эрбием волокна (EDF), лазера накачки и мультиплексора с разделением по длине волны (WDM). WDM-комбинатор предназначен для объединения длины волны сигнала и длины волны накачки, чтобы они могли распространяться одновременно через EDF. На нижнем рисунке показана более подробная принципиальная схема EDFA.
Принципы работы EDFA
Оптический сигнал, например, сигнал с длиной волны 1550 нм, поступает на вход усилителя EDFA. Сигнал с длиной волны 1550 нм объединяется с лазером накачки с длиной волны 980 нм с помощью устройства WDM. Сигнал и лазер накачки проходят через отрезок волокна, легированного ионами эрбия. Сигнал с длиной волны 1550 нм усиливается за счет взаимодействия с легирующими ионами эрбия. Это действие усиливает слабый оптический сигнал до большей мощности, что приводит к увеличению силы сигнала.
Почему волоконно-оптический усилитель EDFA необходим для системы DWDM?
В настоящее время оптические усилители на основе легированных эрбием волокон (EDFA) становятся предпочтительным методом усиления сигнала в системах DWDM благодаря низкому уровню шума и нечувствительности к поляризации сигнала. Кроме того, использование EDFA относительно проще и дешевле по сравнению с другими методами усиления сигнала.
Преимущества
● Усилители на основе ЭДФА обладают высокой степенью использования мощности насоса (>50%).
● Непосредственно и одновременно усиливает широкий диапазон длин волн (>80 нм) в области 1550 нм с относительно равномерным коэффициентом усиления.
● Плоскость характеристики можно улучшить с помощью оптических фильтров, выравнивающих коэффициент усиления.
● Усиление более 50 дБ.
● Низкий уровень шума, подходящий для дальних перевозок.
Еще ни один комментарий не опубликован.