بهینه سازی تقویت کننده نوری

EDFA یک تقویت کننده نوری است که از یک فیبر نوری دوپ شده به عنوان یک واسطه برای تقویت سیگنال نوری استفاده می کند. سیگنالی که قرار است تقویت شود و لیزر پمپ در فیبر دوپینگ مالتی پلکس می شود و سیگنال از طریق تعامل با یون های دوپینگ تقویت می شود. EDFA شناخته شده ترین و پرکاربردترین تقویت کننده نوری است که برای پنجره نوری کم تلفات فیبر سیلیسی مناسب است. 

یکی از جذابیت‌های خاص EDFA پهنای باند بهره زیاد آنها است که معمولاً ده‌ها نانومتر است و بنابراین در واقع برای تقویت کانال‌های داده با بالاترین نرخ داده بدون ایجاد هیچ گونه تأثیری از باریک شدن بهره، بیش از اندازه کافی است. یک EDFA واحد ممکن است برای تقویت همزمان بسیاری از کانال های داده در طول موج های مختلف در ناحیه بهره استفاده شود. قبل از اینکه چنین تقویت کننده های فیبر در دسترس باشند، هیچ روش عملی برای تقویت همه کانال ها بین دهانه های فیبر طولانی یک پیوند فیبر نوری وجود نداشت. یکی باید تمام کانال های داده را تقسیم می کرد، آنها را به صورت الکترونیکی شناسایی و تقویت می کرد، مجدداً به صورت نوری ارسال می کرد و دوباره آنها را ترکیب می کرد. بنابراین، معرفی تقویت‌کننده‌های فیبر، کاهش بسیار زیادی در پیچیدگی، همراه با افزایش متناظر در قابلیت اطمینان به همراه داشت. 

در سیستم های WDM با مالتی پلکس کردن، جریانی از کانال های طول موج به ویژه در رژیم های باند C و L می توانند به طور همزمان تا سطح توان مورد نظر تقویت شوند، جایی که تقویت هر کانال خاص به طول موج سیگنال، تعداد سیگنال های موجود در سیستم بستگی دارد. قدرت سیگنال ورودی و سطح مقطع جذب و انتشار آن.

تقویت کننده فیبر دوپ شده با اربیوم مسطح (EDFA) یک جزء کلیدی در سیستم های انتقال امواج نور چند کاناله در مسافت طولانی مانند تقسیم طول موج چندگانه (WDM) است. یک مشکل در پیاده سازی یک سیستم WDM از جمله EDFA این است که طیف بهره EDFA وابسته به طول موج است. در یک سیستم WDM، EDFA لزوماً طول موج کانال ها را به یک اندازه تقویت نمی کند. EDFA در یک سیستم WDM اغلب برای دستیابی به توان های خروجی یکنواخت و نسبت سیگنال به نویز مشابه (SNR) نیاز به داشتن طیف بهره برابر دارد. روش‌های مختلفی در طراحی یک بهره طیفی تخت EDFA وجود دارد، مانند کنترل طول فیبر دوپ‌شده و قدرت پمپ، انتخاب مناسب مشخصه فیلتر بریدگی نوری، با استفاده از فیلتر قابل تنظیم آکوستو-اپتیک، و با استفاده از یک محیط بهره ناهمگن منبسط شده. این مقاله با کنترل طول فیبر دوپ شده و توان پمپ برای یک توان ورودی معین 26-dBm و توان خروجی مورد نظر بیش از 8dBm به صافی EDFA دست می یابد.