DWDM è una tecnologia di trasmissione nella comunicazione in fibra ottica. Utilizza una fibra ottica per trasmettere contemporaneamente più segnali portanti ottici di diverse lunghezze d'onda e divide l'intervallo di lunghezze d'onda utilizzato dalla fibra ottica in diversi canali. Il canale trasmette segnali ottici. Pertanto, DWDM ha notevolmente migliorato la capacità di trasmissione del sistema di comunicazione ottica. L'aspetto dell'amplificatore in fibra drogata con erbio (EFA) rende la trasmissione del segnale ottico DWDM più lontana.
1. Introduzione al principio dell'EDFA
L'erbio (Er) è un elemento delle terre rare. Quando si realizza una fibra ottica, viene aggiunta una certa proporzione di elemento erbio per formare una fibra ottica drogata con erbio, che ha l'effetto di amplificazione. Gli ioni erbio hanno tre livelli di energia di lavoro: E1, E2 ed E3. Tra questi, E1 ha il livello di energia più basso ed è chiamato stato fondamentale; E2 è lo stato metastabile; E3 ha il più alto livello di energia e diventa lo stato eccitato. Nel caso in cui non sia eccitato da alcuna luce, è al livello di energia più basso E1. Quando il laser della sorgente luminosa di pompaggio viene utilizzato per eccitare continuamente la fibra drogata con erbio, le particelle nello stato fondamentale salteranno a un livello di energia più elevato quando acquisiscono energia. Se passa da E1 a E3, poiché la particella è instabile al livello di energia E3, passerà rapidamente al livello di energia metastabile senza radiazioni e la vita della particella a questo livello di energia è relativamente lunga, a causa della pompa sorgente luminosa Con eccitazione continua, il numero di particelle sul livello di energia E2 continuerà ad aumentare, mentre il numero di particelle sul livello di energia E1 diminuirà. Quando l'energia del fotone del segnale ottico in ingresso è esattamente uguale alla differenza di livello di energia tra E2 ed E1, le particelle nello stato metastabile passeranno allo stato fondamentale sotto forma di radiazione stimolata e irradieranno gli stessi fotoni dei fotoni nel segnale ottico di ingresso, aumentando così notevolmente il numero di fotoni, facendo diventare la luce del segnale di ingresso una forte uscita nella fibra drogata con erbio Il segnale ottico realizza l'amplificazione diretta della luce.
Naturalmente, questo ha anche determinati requisiti sulla lunghezza d'onda di lavoro della sorgente luminosa della pompa. La figura sopra mostra lo spettro di assorbimento degli ioni erbio, da cui si può vedere che ci sono bande di assorbimento a lunghezze d'onda di 650 nm, 800 nm, 980 nm e 1480 nm e possono essere utilizzate in queste bande di frequenza. È considerata la lunghezza d'onda di lavoro della sorgente luminosa della pompa EDFA. Tuttavia, dopo aver confrontato fattori come l'efficienza, i laser a semiconduttore da 980 nm e 1480 nm sono più adatti come sorgenti luminose di pompaggio perEFA. Rispetto a 1480 nm, 980 nm ha un guadagno elevato e un basso rumore ed è attualmente la lunghezza d'onda di pompaggio preferita per gli amplificatori in fibra. Esistono molti tipi di metodi di pompaggio utilizzati in EDFA. Viene principalmente indicato se l'energia emessa dalla sorgente luminosa della pompa viene iniettata nella fibra drogata con erbio nella stessa direzione dell'energia del segnale ottico in ingresso. Può essere suddiviso in pompaggio in avanti e pompaggio all'indietro. modo e modo di pompaggio bidirezionale.
Il metodo di pompaggio bidirezionale presenta i vantaggi del pompaggio in avanti e del pompaggio inverso, quindi questo metodo non solo può distribuire uniformemente la luce della pompa nella fibra ottica, ma anche dal punto di vista della potenza di uscita, la potenza di uscita del singolo pompaggio è di 14 dBm e la potenza di uscita del pompaggio bidirezionale è di 14 dBm. La pompa può raggiungere l 7dBm. Inoltre, il pompaggio bidirezionale ha la migliore efficienza di amplificazione e il pompaggio codirezionale ha il rumore più basso.
2. Applicazione di EDFA nel sistema DWDM
2.1. EDFA è usato come preamplificatore
All'estremità ricevente del multiplexing a divisione di lunghezza d'onda, per compensare la perdita di inserzione del demultiplatore e la diminuzione della sensibilità del ricevitore dovuta all'aumento della velocità, è necessario configurare un preamplificatore ottico a basso rumore prima del demultiplatore. All'estremità ricevente, EDFA viene utilizzato come preamplificatore per PIN e APD. Quando la velocità del canale raggiunge i 2,5 Gbit/s, rispetto a nessun preamplificatore ottico, la sensibilità del ricevitore può essere aumentata di circa 10 volte.
2.2. EDFA è utilizzato come amplificatore booster
L'EDFA viene utilizzato come amplificatore booster, che presenta i vantaggi di una grande potenza di uscita, uscita stabile, basso rumore, ampia banda di frequenza di guadagno e facile monitoraggio. È posizionato sul trasmettitore ottico per amplificare direttamente il segnale del trasmettitore ottico. Gli amplificatori di potenza possono essere usati da soli o in combinazione. Dopo essere stata amplificata dall'EDFA, la potenza di uscita dell'estremità di invio può essere aumentata di circa un ordine di grandezza, il che migliora notevolmente la potenza che entra nella fibra.
2.3. EDFA è utilizzato come amplificatore di linea
Nei sistemi di comunicazione ottica, la dispersione e la perdita limitano la distanza e la capacità di comunicazione. Per ridurre l'influenza della dispersione, è possibile eseguire la compensazione della dispersione. Dopo l'aggiunta della fibra di compensazione della dispersione, l'attenuazione di inserzione viene notevolmente aumentata, quindi l'attenuazione di inserzione deve essere compensata con un amplificatore ottico. UsandoEFAcome amplificatore di linea può aumentare significativamente la distanza di rigenerazione e può anche sostituire costosi ripetitori ottici.
3. Conclusione
DWDM è uno speciale metodo di multiplexing nel sistema di comunicazione in fibra ottica. Questo metodo può sfruttare appieno l'ampia area a bassa perdita della fibra ottica e può facilmente raddoppiare l'aumento senza modificare le linee di comunicazione in fibra ottica installate esistenti. La capacità dei sistemi di comunicazione in fibra ottica. Ora EDFA e DWDM sono diventati il mainstream dello sviluppo di reti di comunicazione in fibra ottica ad alta velocità, rappresentando una nuova generazione di tecnologia di comunicazione in fibra ottica.
