Optimalizace zisku optického zesilovače

EDFA je optický zesilovač, který používá dopované optické vlákno jako médium zesílení pro zesílení optického signálu. Signál, který má být zesílen, a čerpací laser jsou multiplexovány do dopovaného vlákna a signál je zesílen interakcí s dotujícími ionty. EDFA je nejznámější a nejčastěji používaný optický zesilovač vhodný pro nízkoztrátové optické okno vláken na bázi oxidu křemičitého. 

Zvláštní přitažlivost EDFA je jejich velká šířka pásma zesílení, která je typicky desítky nanometrů, a proto je ve skutečnosti více než dostačující pro zesílení datových kanálů s nejvyššími datovými rychlostmi, aniž by došlo k jakýmkoli účinkům zúžení zisku. Jediný EDFA může být použit pro současné zesílení mnoha datových kanálů na různých vlnových délkách v oblasti zisku. Předtím, než byly takové vláknové zesilovače k ​​dispozici, neexistovala žádná praktická metoda pro zesílení všech kanálů mezi dlouhými rozpětími vláken optického spoje. Bylo nutné rozdělit všechny datové kanály, detekovat je a elektronicky je zesílit, znovu je opticky odeslat a znovu je spojit. Zavedení vláknových zesilovačů tak přineslo enormní snížení složitosti spolu s odpovídajícím zvýšením spolehlivosti. 

V systémech WDM pomocí multiplexování může proud kanálů vlnových délek, zejména v režimech C a L-pásma, současně zesílit na požadovanou úroveň výkonu, kde zesílení kteréhokoli konkrétního kanálu závisí na vlnové délce signálu, počtu signálů přítomných v systému, výkonech vstupního signálu a jeho absorpčních a emisních průřezech.

Zesilovač zploštěný erbiem dopovaný vláknový zesilovač (EDFA) je klíčovou součástí v systémech dálkového vícekanálového přenosu světelných vln, jako je Wavelength Division Multiplexing (WDM). Jednou z potíží při implementaci systému WDM včetně EDFA je to, že spektrum zisku EDFA je závislé na vlnové délce. V systému WDM nemusí EDFA nezbytně zesilovat vlnovou délku kanálů rovnoměrně. EDFA v systému WDM je často požadováno, aby mělo vyrovnané spektrum zesílení, aby bylo dosaženo jednotného výstupního výkonu a podobných poměrů signál-šum (SNR). Existuje několik metod při navrhování plochého spektrálního zesílení EDFA, jako je řízení délky dopovaného vlákna a výkonu pumpy, správný výběr charakteristiky optického zářezového filtru, použití akusticko-optického laditelného filtru a použití nehomogenně rozšířeného média zesílení. Tento papír dosahuje plochosti zesílení EDFA řízením délky dopovaného vlákna a výkonu čerpadla pro daný vstupní výkon -26dBm a požadovaný výstupní výkon vyšší než 8dBm.