EDFA
Οι οπτικοί ενισχυτές είναι η κρίσιμη τεχνολογία για τα δίκτυα οπτικών επικοινωνιών, επιτρέποντας τη μετάδοση πολλών terabits δεδομένων σε αποστάσεις από μερικές εκατοντάδες χιλιόμετρα έως χιλιάδες χιλιομέτρων, ξεπερνώντας τον περιορισμό της απώλειας ινών. Ως ο πρώτος οπτικός ενισχυτής που χρησιμοποιείται συνήθως στα συστήματα οπτικών επικοινωνιών, το EDFA έχει οδηγήσει σε δραματική αύξηση της χωρητικότητας μετάδοσης με την ανάπτυξη συστημάτων WDM. Διαθέτει χαρακτηριστικά υψηλής ισχύος εξόδου, υψηλό κέρδος, ευρύ εύρος ζώνης, ανεξαρτησία πόλωσης και χαμηλό επίπεδο θορύβου, τα EDFAs έχουν καταστεί ένα από τα βασικά συστατικά που χρησιμοποιούνται στο σύστημα οπτικών επικοινωνιών νέας γενιάς. Τι είναι το EDFA; Γνωρίζετε την αρχή εργασίας EDFA;
Τι είναι το EDFA;
Ο ενισχυτής ίνας που είναι εφοδιασμένος με Erbium (EDFA) είναι μια συσκευή οπτικών επαναλήψεων που χρησιμοποιείται για την ενίσχυση της έντασης των οπτικών σημάτων που μεταφέρονται μέσω ενός συστήματος οπτικών ινών. Μια οπτική ίνα είναι εφοδιασμένη με το στοιχείο erbium σπανίων γαιών έτσι ώστε οι ίνες γυαλιού να μπορούν να απορροφούν το φως σε μία συχνότητα και να εκπέμπουν φως σε άλλη συχνότητα.
Αρχή εργασίας EDFA
Η ίνα με έμβλημα με έρβιο (EDF) βρίσκεται στον πυρήνα της τεχνολογίας EDFA, η οποία είναι συμβατική ίνα διοξειδίου του πυριτίου εφοδιασμένη με Erbium. Όταν το Erbium φωτίζεται με φωτεινή ενέργεια σε κατάλληλο μήκος κύματος (είτε 980 nm είτε 1480 nm), ενθαρρύνεται για μια ενδιάμεση κατάσταση μακράς διάρκειας ζωής, κατόπιν αποσυντίθεται πίσω στην κατάσταση εδάφους εκπέμποντας φως μέσα στη ζώνη των 1525-1565 nm . Το Erbium μπορεί είτε να αντληθεί με φως 980 nm, οπότε περνάει μέσα από μια ασταθή κατάσταση μικρής διάρκειας ζωής πριν από τη γρήγορη αποσύνθεσή του σε μια οιονεί σταθερή κατάσταση ή με το φως των 1480 nm, οπότε είναι άμεσα διεγερμένος στην οιονεί σταθερή κατάσταση . Μόλις βρίσκεται στην οιονεί σταθερή κατάσταση, διασπάται στην κατάσταση εδάφους εκπέμποντας φως στη ζώνη των 1525-1565 nm. Αυτή η διαδικασία αποσύνθεσης μπορεί να διεγερθεί από προϋπάρχοντα φως, με αποτέλεσμα την ενίσχυση. Η αρχή εργασίας EDFA παρουσιάζεται στο σχήμα 1.
Σχήμα 1: Αρχή λειτουργίας EDFA.
Διαμόρφωση BaAC του EDFA
Η διαμόρφωση EDFA αποτελείται κυρίως από ένα EDF, ένα λέιζερ αντλίας και ένα συστατικό (συχνά αναφέρεται ως WDM) για το συνδυασμό του μήκους κύματος του σήματος και της αντλίας έτσι ώστε να μπορούν να διαδοθούν ταυτόχρονα μέσω του EDF. Κατ 'αρχήν, τα EDFAs μπορούν να σχεδιαστούν έτσι ώστε η ενέργεια της αντλίας να διαδίδεται στην ίδια κατεύθυνση με το σήμα (εμπρόσθια άντληση), την αντίθετη κατεύθυνση προς το σήμα (αντίστροφη άντληση) ή και τις δύο κατευθύνσεις μαζί. Η ενέργεια της αντλίας μπορεί να είναι είτε ενέργεια αντλίας 980 nm, ενέργεια αντλίας 1480 nm, είτε συνδυασμός και των δύο. Πρακτικά, η συνηθέστερη διαμόρφωση EDFA είναι η διαμόρφωση άντλησης προς τα εμπρός χρησιμοποιώντας ενέργεια 980 nm αντλίας, όπως φαίνεται στο σχήμα 2.
Σχήμα 2: Η διαμόρφωση EDFA με ενέργεια αντλίας 980 nm
Εφαρμογή του EDFA
Αφού μάθουμε τι είναι το EDFA και η αρχή EDFA. Στη συνέχεια, θα συζητήσουμε τα έντυπα αιτήσεων και τα πεδία εφαρμογής του EDFA.
Ενισχυτή ενίσχυσης
Όταν χρησιμοποιείται ως ενισχυτής ενίσχυσης, το EDFA αναπτύσσεται στην έξοδο ενός οπτικού πομπού για τη βελτίωση της ισχύος εξόδου του σήματος μήκους κύματος πολλαπλών κυμάτων που έχει πολυπλεξία, όπως φαίνεται στο σχήμα 3. Με τον τρόπο αυτό, οι αποστάσεις της μετάδοσης οπτικής επικοινωνίας μπορούν να επεκταθούν . Αυτή η αίτηση υποβάλλει μια απαίτηση υψηλότερης ισχύος εξόδου στο EDFA.
Εικόνα 3: Ο ενισχυτής ενίσχυσης
Προενισχυτής
Όταν χρησιμοποιείται ως προενισχυτής, το EDFA χρειάζεται τα χαρακτηριστικά χαμηλού θορύβου και υψηλού κέρδους. Διαθέτοντας αυτά τα χαρακτηριστικά, το EDFA μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την ευαισθησία ενός οπτικού δέκτη όταν αναπτυχθεί στην είσοδο ενός οπτικού δέκτη, όπως φαίνεται στο σχήμα 4.
Εικόνα 4: Ο προενισχυτής
Ενισχυτής γραμμής
Όταν χρησιμοποιείται ως ενισχυτής γραμμής, το EDFA μπορεί να αντισταθμίσει περιοδικά την απώλεια μετάδοσης γραμμών. Ως υποκατάστατο του αναμεταδότη OEO, το EDFA μπορεί να ενισχύσει άμεσα τα οπτικά σήματα που μεταδίδονται στις γραμμές. Με αυτόν τον τρόπο, επιλύουμε τα προβλήματα συμφόρησης της φωτοηλεκτρικής ανταλλαγής για να δημιουργήσουμε ένα θεμέλιο για το οπτικό δίκτυο (AON). Το σχήμα 5 δείχνει αυτή την εφαρμογή του EDFA.
Εικόνα 5: Ο ενισχυτής γραμμής
Το EDFA έχει τα ακόλουθα πεδία εφαρμογής:
(1) Το EDFA μπορεί να χρησιμοποιηθεί στο σύστημα οπτικών επικοινωνιών μεγάλης χωρητικότητας και υψηλής ταχύτητας. Η εφαρμογή του EDFA είναι πολύ εποικοδομητική για να αντιμετωπίσει τα προβλήματα της χαμηλής ευαισθησίας των δεκτών και των βραχέων αποστάσεων μετάδοσης λόγω έλλειψης αναμεταδότη OEO.
(2) Το EDFA μπορεί να χρησιμοποιηθεί στο σύστημα οπτικών επικοινωνιών μακρινών αποστάσεων. Χρησιμοποιώντας το EDFA, μπορούμε να μειώσουμε δραματικά το κόστος κατασκευής αυξάνοντας την απόσταση των επαναληπτών για να μειώσουμε την ποσότητα των αναγεννητικών αναμεταδόσεων. Το σύστημα οπτικών επικοινωνιών μακρινών αποστάσεων περιλαμβάνει κυρίως το οπτικό σύστημα μετάδοσης του κορμού και το υποβρύχιο σύστημα μετάδοσης καλωδίων οπτικών ινών.
(3) Το EDFA μπορεί να χρησιμοποιηθεί στο σύστημα δικτύου πρόσβασης για συνδρομητές οπτικών ινών. Εάν οι αποστάσεις μετάδοσης είναι πολύ μεγάλες, το EDFA θα λειτουργήσει ως ενισχυτής γραμμής για να αντισταθμίσει τις απώλειες γραμμών μεταφοράς, αυξάνοντας έτσι σημαντικά τον αριθμό των συνδρομητών.
(4) Το EDFA μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε σύστημα πολυπλεξίας διαχωρισμού μήκους κύματος (WDM), ιδιαίτερα σύστημα πυκνής πολυπλεξίας διαίρεσης κύματος (DWDM). Η χρήση του EDFA στο σύστημα WDM είναι σε θέση να λύσει τα προβλήματα της απώλειας εισαγωγής και να μειώσει τις επιδράσεις της χρωματικής διασποράς.
(5) Το EDFA μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε σύστημα τηλεόρασης κεραίας (CATV). Στο σύστημα CATV, το EDFA λειτουργεί ως ενισχυτής ενίσχυσης για να βελτιώσει σημαντικά την ισχύ εισόδου ενός οπτικού πομπού. Η χρήση του EDFA για την αντιστάθμιση της απώλειας εισαγωγής των διαχωριστών οπτικής ισχύος μπορεί να μεγεθύνει σημαντικά την κλίμακα του δικτύου διανομής και να αυξήσει τον αριθμό των συνδρομητών.
συμπέρασμα
Από τα παραπάνω, έχουμε καλή κατανόηση του EDFA, συμπεριλαμβανομένης της αρχής λειτουργίας της EDFA και της εφαρμογής της. Από τις διάφορες διαθέσιμες τεχνολογίες για οπτικούς ενισχυτές, η τεχνολογία EDFA είναι μακράν η πιο προηγμένη. Σήμερα, το EDFA βρίσκεται εκτενώς στα δίκτυα επικοινωνιών οπτικών ινών. Καθώς οι τεχνολογίες επικοινωνίας συνεχίζουν να αναπτύσσονται, το EDFA θα γίνει η προτιμώμενη επιλογή για τους μελλοντικούς οπτικούς ενισχυτές. Διαθέτοντας τα χαρακτηριστικά επίπεδου κέρδους σε μια μεγάλη περιοχή δυναμικού κέρδους, χαμηλό θόρυβο, υψηλή ισχύ εξόδου κορεσμού και σταθερή λειτουργία με εξαιρετική παροδική καταστολή, το EDFA θα παίξει έναν όλο και πιο σημαντικό ρόλο στο σύστημα οπτικών επικοινωνιών για την καλύτερη εξυπηρέτηση των συνδρομητών.
