Βελτιστοποίηση απολαβής οπτικού ενισχυτή

Ο EDFA είναι ένας οπτικός ενισχυτής που χρησιμοποιεί μια ντοπαρισμένη οπτική ίνα ως μέσο κέρδους για την ενίσχυση ενός οπτικού σήματος. Το σήμα που πρόκειται να ενισχυθεί και ένα λέιζερ αντλίας πολυπλέκονται στην ντοπαρισμένη ίνα και το σήμα ενισχύεται μέσω της αλληλεπίδρασης με τα ιόντα ντόπινγκ. Ο EDFA είναι ο πιο γνωστός και πιο συχνά χρησιμοποιούμενος οπτικός ενισχυτής κατάλληλος για οπτικό παράθυρο χαμηλής απώλειας ίνας με βάση το πυρίτιο. 

Ένα ιδιαίτερο πλεονέκτημα των EDFA είναι το μεγάλο εύρος ζώνης κέρδους τους, το οποίο είναι συνήθως δεκάδες νανόμετρα και επομένως στην πραγματικότητα είναι υπεραρκετό για να ενισχύσει τα κανάλια δεδομένων με τους υψηλότερους ρυθμούς δεδομένων χωρίς να εισάγει κανένα αποτέλεσμα περιορισμού κέρδους. Ένα μόνο EDFA μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ταυτόχρονη ενίσχυση πολλών καναλιών δεδομένων σε διαφορετικά μήκη κύματος εντός της περιοχής απολαβής. Πριν να είναι διαθέσιμοι τέτοιοι ενισχυτές ινών, δεν υπήρχε πρακτική μέθοδος για την ενίσχυση όλων των καναλιών μεταξύ μεγάλων διαστάσεων ινών μιας σύνδεσης οπτικών ινών. Κάποιος έπρεπε να χωρίσει όλα τα κανάλια δεδομένων, να τα εντοπίσει και να τα ενισχύσει ηλεκτρονικά, να τα υποβάλει ξανά οπτικά και να τα συνδυάσει ξανά. Η εισαγωγή ενισχυτών ινών έφερε έτσι μια τεράστια μείωση της πολυπλοκότητας, μαζί με μια αντίστοιχη αύξηση της αξιοπιστίας. 

Στα συστήματα WDM με πολυπλεξία, ένα ρεύμα καναλιών μήκους κύματος ιδιαίτερα σε καθεστώτα ζώνης C και L μπορεί ταυτόχρονα να ενισχυθεί στο επιθυμητό επίπεδο ισχύος όπου η ενίσχυση οποιουδήποτε συγκεκριμένου καναλιού εξαρτάται από το μήκος κύματος του σήματος, τον αριθμό των σημάτων που υπάρχουν στο σύστημα. τις ισχύς του σήματος εισόδου και τις διατομές απορρόφησης και εκπομπής του .

Ο ενισχυτής ινών με πρόσμειξη με έρβιο (EDFA) είναι ένα βασικό συστατικό σε συστήματα μετάδοσης φωτός πολλαπλών καναλιών μεγάλων αποστάσεων, όπως η πολυπλεξία διαίρεσης μήκους κύματος (WDM). Μια δυσκολία στην εφαρμογή ενός συστήματος WDM συμπεριλαμβανομένων των EDFA's είναι ότι το φάσμα απολαβής EDFA εξαρτάται από το μήκος κύματος. Σε ένα σύστημα WDM, το EDFA δεν ενισχύει απαραίτητα το μήκος κύματος των καναλιών εξίσου. Το EDFA σε ένα σύστημα WDM συχνά απαιτείται να έχει ισοσταθμισμένα φάσματα απολαβής προκειμένου να επιτευχθούν ομοιόμορφες ισχύς εξόδου και παρόμοιοι λόγοι σήματος-θορύβου (SNR). Υπάρχουν αρκετές μέθοδοι για το σχεδιασμό ενός επίπεδου φασματικού κέρδους EDFA, όπως με έλεγχο του μήκους της ντοπαρισμένης ίνας και της ισχύος της αντλίας, με σωστή επιλογή του χαρακτηριστικού του φίλτρου οπτικής εγκοπής, με χρήση ακουστικο-οπτικής συντονιζόμενου φίλτρου και με χρήση ανομοιογενώς διευρυμένου μέσου απολαβής. Αυτό το χαρτί επιτυγχάνει την επιπεδότητα απολαβής του EDFA ελέγχοντας το μήκος της ντοπαρισμένης ίνας και την ισχύ της αντλίας για δεδομένη ισχύ εισόδου -26dBm και την επιθυμητή ισχύ εξόδου μεγαλύτερη από 8dBm.

Σύστημα οπτικών γραμμών