Эволюция оптических усилителей для DWDM

В связи с необходимостью увеличения дальности передачи оптические усилители стали неотъемлемой частью магистральных волоконно-оптических сетей. Полупроводниковые оптические усилители (SOA), усилители на основе эрбиевого волокна (EDFA) и системные усилители DWDM устраняют влияние дисперсии и затухания, обеспечивая повышение производительности магистральных оптических систем.

EDFA

Развитие EDFA позволило значительно снизить потери в оптическом волокне. Однако дисперсия существенно влияет на производительность волоконно-оптических систем. Световой сигнал сильно искажается дисперсией, что значительно снижает качество сигнала, скорость передачи данных и дальность передачи. Поэтому методы эффективного контроля дисперсии становятся актуальной проблемой в этих системах.

EDFA позволяют передавать информацию на большие расстояния без использования традиционных ретрансляторов. Волокно легировано эрбием, редкоземельным элементом, атомная структура которого обладает необходимыми уровнями энергии для усиления света. EDFA разработаны для усиления света с длиной волны 1550 нм. Устройство использует лазер накачки с длиной волны 980 нм или 1480 нм для подачи энергии в легированное волокно. Когда слабый сигнал с длиной волны 1310 нм или 1550 нм попадает в волокно, свет стимулирует атомы редкоземельных элементов, высвобождая накопленную энергию в виде дополнительного света с длиной волны 1550 нм или 1310 нм. Этот процесс продолжается по мере прохождения сигнала по волокну, становясь всё сильнее и сильнее.

Фотоны оптически усиливают входящий сигнал, увеличивая длину волны и избегая практически всех активных компонентов. Выходная мощность EDFA велика, поэтому в любой системе может потребоваться меньше усилителей. Процесс усиления не зависит от скорости передачи данных. Благодаря этому преимуществу модернизация системы сводится лишь к замене терминалов запуска/приёма.

По мере роста спроса на более широкую полосу пропускания возникает необходимость в более эффективных и надежных оптических усилителях. Используемая полоса пропускания EDFA составляет всего около 30 нм (1530–1560 нм), но минимальное затухание находится в диапазоне от 1500 до 1600 нм. Двухполосный волоконный усилитель (DBFA) решает проблему используемой полосы пропускания. Он разбит на два усилителя с поддиапазонами. DBFA похож на EDFA, но его полоса пропускания находится в диапазоне от 1528 до 1610 нм. Первый диапазон аналогичен диапазону EDFA , а второй известен как волоконный усилитель с расширенной полосой пропускания (EBFA). Некоторые особенности EBFA включают в себя плоский коэффициент усиления, медленное насыщение и низкий уровень шума. EBFA может достигать плоского усиления в диапазоне 35 нм, что сопоставимо с EDFA. EBFA имеют преимущество в том, что достигают более медленного насыщения, сохраняя выходной сигнал постоянным даже при увеличении входного сигнала.

Усилители системы DWDM

Бурное развитие технологий плотного мультиплексирования с разделением по длине волны ( DWDM ) сделало оптические усилители DWDM неотъемлемым строительным блоком волоконно-оптических систем, а также вынудило производителей оптического волокна разрабатывать мультиплексоры и демультиплексоры DWDM, способные работать с близко расположенными оптическими длинами волн. Поскольку системы DWDM передают информацию оптически, а не электрически, крайне важно, чтобы приложения для передачи на большие расстояния не страдали от эффектов дисперсии и затухания.

Рамановский усилитель признан привлекательным кандидатом для системы DWDM. Компания Fiber-MART предлагает усовершенствованные системы и методы оптического усиления сигналов DWDM.