Optimisation du gain de l'amplificateur optique

EDFA est un amplificateur optique qui utilise une fibre optique dopée comme milieu de gain pour amplifier un signal optique. Le signal qui doit être amplifié et un laser de pompe sont multiplexés dans la fibre dopée, et le signal est amplifié par interaction avec les ions dopants. L'EDFA est l'amplificateur optique le plus connu et le plus fréquemment utilisé adapté à la fenêtre optique à faible perte de la fibre à base de silice. 

Une attraction particulière des EDFA est leur large bande passante de gain, qui est généralement de plusieurs dizaines de nanomètres et donc en fait, c'est plus que suffisant pour amplifier les canaux de données avec les débits de données les plus élevés sans introduire d'effets de rétrécissement de gain. Un seul EDFA peut être utilisé pour amplifier simultanément de nombreux canaux de données à différentes longueurs d'onde dans la région de gain. Avant que de tels amplificateurs à fibre ne soient disponibles, il n'existait aucune méthode pratique pour amplifier tous les canaux entre de longues portées de fibre d'une liaison à fibre optique. Il fallait diviser tous les canaux de données, les détecter et les amplifier électroniquement, les soumettre à nouveau optiquement et les combiner à nouveau. L'introduction des amplificateurs à fibre a donc apporté une énorme réduction de la complexité, ainsi qu'une augmentation correspondante de la fiabilité. 

Dans les systèmes WDM par multiplexage, un flux de canaux de longueur d'onde, en particulier dans les régimes de bande C et L, peut simultanément amplifier au niveau de puissance souhaité où l'amplification d'un canal particulier dépend de la longueur d'onde du signal, du nombre de signaux présents dans le système, les puissances du signal d'entrée et ses sections efficaces d'absorption et d'émission.

L'amplificateur à fibre dopée à l'erbium à gain aplati (EDFA) est un composant clé des systèmes de transmission d'ondes lumineuses multicanaux longue distance tels que le multiplexage par répartition en longueur d'onde (WDM). Une difficulté dans la mise en œuvre d'un système WDM comprenant des EDFA est que le spectre de gain de l'EDFA dépend de la longueur d'onde. Dans un système WDM, l'EDFA n'amplifie pas nécessairement la longueur d'onde des canaux de manière égale. L'EDFA dans un système WDM doit souvent avoir des spectres de gain égalisés afin d'obtenir des puissances de sortie uniformes et des rapports signal-bruit (SNR) similaires. Il existe plusieurs méthodes pour concevoir un EDFA à gain spectral plat, par exemple en contrôlant la longueur de la fibre dopée et la puissance de la pompe, en choisissant correctement la caractéristique du filtre coupe-bande optique, en utilisant un filtre accordable acousto-optique et en utilisant un milieu de gain élargi de manière inhomogène. Cet article atteint la planéité de gain de l'EDFA en contrôlant la longueur de fibre dopée et la puissance de pompe pour une puissance d'entrée donnée de -26 dBm et la puissance de sortie souhaitée de plus de 8 dBm.