13-09-2023
EDFA (англ. Erbium Doped Fibre Amplifier) — волоконно-оптический усилитель на оптическом волокне, легированном ионами эрбия. Применяется в волоконно-оптических линиях передачи для восстановления уровня оптического сигнала. Преимуществом эрбиевых усилителей является отсутствие преобразования в электрический сигнал, возможность одновременного усиления сигналов с разными длинами волн (что обуславливает возможность усиления спектрально мультиплексированного сигнала), практически точное соответствие рабочего диапазона эрбиевых усилителей области минимальных оптических потерь световодов на основе кварцевого стекла, сравнительно низкий уровень шума и простота включения в волоконно-оптическую систему.
Содержание |
Относительно мощный пучок света смешивается с входным сигналом, используя ответвитель с селекцией по длине волн. Входной сигнал и свет возбуждения должны иметь существенно отличающиеся длины волн. Смешанный свет попадает в раздел волокна с ионами эрбия, добавленными в ядро. Этот мощный световой луч возбуждает ионы эрбия до их более высокого энергетического состояния. Когда фотоны, принадлежащие сигналу в отличной длине волны от накаченного света, встречают возбужденные атомы эрбия, атомы эрбия отдают часть своей энергии сигналу и возвращаются к их более низкому энергетическому состоянию. Важный момент — то, что эрбий отдает свою энергию в форме дополнительных фотонов, которые находятся в той же фазе и направлении, как и усиливаемый сигнал. Таким образом, сигнал усиливается только вдоль его направления перемещения. Вся дополнительная мощность сигнала ведется в том же самом режиме волокна как и входящий сигнал. Обычно есть изолятор, помещенный в вывод, чтобы предотвратить отражения, возвращающиеся из присоединенного волокна. Такие отражения разрушают работу усилителя, и в крайнем случае могут заставить усилитель работать как лазер.
Основной источник шума в DFA это усиленная спонтанная эмиссия (ASE), у которой спектр приблизительно такой же как и спектр усиления усилителя. Коэффициент шума в идеальном DFA составляет 3 дБ, в то время как у практических усилителей коэффициент шума может достигать 6-8 дБ.
В настоящее время широко используются усилители EDFA на кремниевой и фтор-цирконатной основе. Оба типа используются во всем рабочем диапазоне эрбия (1530..1560 нм).
Одна из проблем EDFA на кремниевой основе - достаточно сильная зависимость коэффициента усиления от длины волны, что затрудняет их использование в DWDM системах (на разных DWDM каналах достигается различное SNR). Для таких EDFA используется накачка на длине волны 980 нм.
EDFA на фтор-цирконатной основе содержат больше эрбия, но имеют более высокий уровень шумов из-за использования лазера накачки 1480 нм.
EDFA.
