Uzlaboti optiskie komponenti - ar stikla šķiedras pastiprinātāju (EDFA)
Daudzām optiskās šķiedras lietojumprogrammām, piemēram, DWDM sistēmām, ir nepieciešama optiskā signāla pastiprināšana. Agrāk tas bija saistīts ar dārgu elektronisko retranslatoru izmantošanu starppunktos ik pēc 100 km. Šodienas modernās tālsatiksmes DWDM sistēmas izmanto vairākus uzlabotus optiskos komponentus, lai aizstātu vairākus atkārtotājus ar vienu optisko ierīci. Šīs optiskās ierīces, ko sauc par optiskajiem pastiprinātājiem , tikai tad, ja tās ir tikai laboratorijas intereses, tagad redz plašu izmantošanu lauka izvietojumos. Viens no visbiežāk izmantotajiem optiskajiem pastiprinātājiem ir ar šķiedru stiprināts Erbija (EDFA) pastiprinātājs.
Pētnieki izstrādāja EDFA, lai aizstātu daudzus elektroniskos retranslatorus ar mazākiem optiskiem retranslatoriem, kopumā samazinot sistēmas izmaksas un sarežģītību. EDFA arī ļauj vienkāršot sistēmas uzlabojumus, pievienojot papildu avotus dažādiem viļņu garumiem un apvienojot tos vienā šķiedrā, izmantojot DWDM multipleksoru .
EDFA izmantotā šķiedra tiek dopota ar erbiju - retzemju elementu, kam ir atbilstošs enerģijas līmenis atomu struktūrā, lai pastiprinātu gaismu pie 1550 nm. 980 nm vai 1480 nm "sūkņa" lāzers iepludina enerģiju ar šķiedru, kas ir dedzināta ar erbiju. Kad šķiedra nonāk vājā signālā pie 1550 nm, gaisma stimulē erbija atomus atbrīvot savu uzglabāto enerģiju kā papildu 1550 nm gaismu. Šis process turpinās, kad signāls šķērso šķiedru, augot stiprākam un spēcīgākam, līdz tas sasniedz erbija dopēto reģionu.
Zemāk redzamajā attēlā redzams divpakāpju EDFA ar vidēja posma acess, kas ir svarīgs ļoti augstas veiktspējas optisko šķiedru sistēmu elements. Šādā gadījumā divas vienkāršas viena posma EDFA tiek iepakotas kopā. Lietotājs saņem pirmā posma EDFA izlaidi un otrā posma EDFA ievadi. Lai samazinātu kopējo dispersiju, šīs sistēmas bieži prasa papildu elementu, piemēram, dispersiju kompensējošas šķiedras (DCF), periodisku izmantošanu. Augsts ievietošanas zudums 10 dB vai vairāk padara DCF problemātisku. DCF novietošana divpakāpju EDFA vidusposma piekļuves punktā samazina kaitīgo ietekmi uz sistēmu. Lietotājs vēl arvien gūst ievērojamu labumu, izmantojot EDFA, pat ar DCF papildu optisko zudumu.
Attēlā optiskā ieeja vispirms iziet cauri optiskajam izolatoram Nr. 1, kas ļauj pārslēgties no kreisās uz labo pusi. Tālāk gaisma iet caur WDM # 1. WDM # 1 nodrošina līdzekli 980 nm sūkņa viļņa garuma injicēšanai pirmajā šķiedras garumā. WDM # 1 arī ļauj savienot optisko ieejas signālu ar šķiedru ar piemaisījumiem ar minimālu optisko zudumu.
980 nm enerģija sūknē erbija atomus lēnām bojājošā, ierosinātā stāvoklī. Ja gaisma 1550 nm diapazonā šķērso šķiedru ar erbija piedevu, kas parasti ir desmitiem metru garumā, tas rada stimulētu starojuma emisiju, līdzīgi lāzeram. Tādējādi 1550 nm optiskā ieejas signāls iegūst spēku. Pēc tam ar erbija piedevu iegūtā šķiedra izejas caur optisko izolatoru # 2, kas kļūst pieejams lietotājam. Parasti vidējā posma acess punkts savienojas ar kādu no dispersijas kompensācijas ierīcēm. Tad gaisma ceļo caur izolatoru # 3 un WDM # 2. WDM # 2 savieno 1480 nm enerģiju no otrā sūkņa lāzera otrā galā ar otrreizējo erbija piedevu, palielinot pastiprinājuma un izejas jaudu. Visbeidzot, gaisma šķērso izolatoru # 4.
EDFA izvairās no aktīvākajiem komponentiem, jo fotoni pastiprina signālu. EDFA nodrošina augstu izejas jaudu, kas prasa mazāk pastiprinātāju noteiktā sistēmas projektā. Visvienkāršākā EDFA dizaina pastiprinātāji iedegas diezgan šaurā joslā: 12 nm. Paaugstināšanas izlīdzināšanas filtru pievienošana var palielināt joslu līdz vairāk nekā 25 nm. Citas eksotiskas šķiedras palielina pastiprinājuma joslu līdz 40 nm vai vairāk. Turklāt datu pārraides ātruma neatkarība EDFAs nozīmē, ka sistēmas jaunināšana prasa mainīt tikai palaišanas un saņemšanas termināļus.
EDFA uzticamā veiktspēja padara to noderīgu tālsatiksmes, datu pārraides ātruma optisko sakaru sistēmās un CATV piegādes sistēmās. CATV lietojumos EDFA palielina signālu pirms un pēc optiskā sadalītāja, lai pastiprinātu sadalīto signālu pārraidīšanai pa vairākām šķiedrām. Apskatiet CATV pastiprinātāja produkta informāciju šeit. Kopumā pastāv četri galvenie optisko pastiprinātāju lietojumi: jaudas pastiprinātājs / pastiprinātājs, in-line pastiprinātājs, iepriekš pastiprinātājs vai zudumu kompensācija optiskiem tīkliem.
