Optimización de ganancia del amplificador óptico

EDFA es un amplificador óptico que utiliza una fibra óptica dopada como medio de ganancia para amplificar una señal óptica. La señal que se va a amplificar y un láser de bombeo se multiplexan en la fibra dopada, y la señal se amplifica a través de la interacción con los iones dopantes. EDFA es el amplificador óptico más conocido y utilizado con mayor frecuencia, adecuado para la ventana óptica de baja pérdida de fibra basada en sílice. 

Un atractivo particular de los EDFA es su gran ancho de banda de ganancia, que suele ser de decenas de nanómetros y, por lo tanto, en realidad es más que suficiente para amplificar los canales de datos con las velocidades de datos más altas sin introducir ningún efecto de reducción de la ganancia. Se puede usar un solo EDFA para amplificar simultáneamente muchos canales de datos en diferentes longitudes de onda dentro de la región de ganancia. Antes de que tales amplificadores de fibra estuvieran disponibles, no había ningún método práctico para amplificar todos los canales entre largos tramos de fibra de un enlace de fibra óptica. Uno tenía que dividir todos los canales de datos, detectarlos y amplificarlos electrónicamente, volver a enviarlos ópticamente y combinarlos nuevamente. La introducción de amplificadores de fibra supuso una enorme reducción de la complejidad, junto con el correspondiente aumento de la fiabilidad. 

En los sistemas WDM mediante multiplexación, un flujo de canales de longitud de onda, particularmente en los regímenes de banda C y L, puede amplificarse simultáneamente hasta el nivel de potencia deseado donde la amplificación de cualquier canal en particular depende de la longitud de onda de la señal, el número de señales presentes en el sistema, las potencias de la señal de entrada y sus secciones transversales de absorción y emisión.

El amplificador de fibra dopada con erbio de ganancia plana (EDFA) es un componente clave en los sistemas de transmisión de ondas de luz multicanal de larga distancia, como la multiplexación por división de longitud de onda (WDM). Una dificultad para implementar un sistema WDM que incluya EDFA es que el espectro de ganancia de EDFA depende de la longitud de onda. En un sistema WDM, el EDFA no amplifica necesariamente la longitud de onda de los canales por igual. A menudo se requiere que EDFA en un sistema WDM tenga espectros de ganancia ecualizados para lograr potencias de salida uniformes y relaciones señal-ruido (SNR) similares. Hay varios métodos para diseñar un EDFA de ganancia espectral plana, como controlar la longitud de la fibra dopada y la potencia de la bomba, elegir correctamente la característica del filtro de muesca óptica, usar un filtro sintonizable acústico-óptico y emplear un medio de ganancia ampliado de manera no homogénea. Este documento logra la planitud de ganancia de EDFA al controlar la longitud de la fibra dopada y la potencia de bombeo para una potencia de entrada dada de -26dBm y la potencia de salida deseada de más de 8dBm.