Optikai erősítő erősítés optimalizálása

Az EDFA egy optikai erősítő, amely adalékolt optikai szálat használ erősítési közegként az optikai jel erősítésére. Az erősítendő jel és a pumpás lézer multiplexelésre kerül az adalékolt szálba, és a jel az adalék ionokkal való kölcsönhatás révén erősödik. Az EDFA a legismertebb és leggyakrabban használt optikai erősítő, amely alkalmas szilícium-dioxid alapú szálak kis veszteségű optikai ablakára. 

Az EDFA-k különleges vonzereje a nagy erősítési sávszélességük, amely jellemzően több tíz nanométer, és így valójában több mint elegendő a legnagyobb adatátviteli sebességű adatcsatornák erősítésére anélkül, hogy az erősítés szűkülését okozná. Egyetlen EDFA használható több adatcsatorna egyidejű erősítésére az erősítési tartományon belül különböző hullámhosszakon. Mielőtt ilyen szálerősítők rendelkezésre álltak, nem volt gyakorlati módszer az összes csatorna erősítésére egy száloptikai kapcsolat hosszú szálfesztávjai között. Az összes adatcsatornát ketté kellett osztani, elektronikusan észlelni és felerősíteni, optikailag újra be kellett küldeni és újra kombinálni. Az üvegszálas erősítők bevezetése tehát a komplexitás óriási csökkenését, valamint a megbízhatóság ennek megfelelő növekedését hozta. 

A WDM rendszerekben multiplexeléssel a hullámhosszú csatornák folyama, különösen C és L sávban, egyszerre erősíthet a kívánt teljesítményszintre, ahol egy adott csatorna erősítése függ a jel hullámhosszától, a rendszerben jelenlévő jelek számától, a bemeneti jel teljesítményétől, valamint abszorpciós és emissziós keresztmetszetétől.

Az erbiummal adalékolt szálerősítő (EDFA) kulcsfontosságú eleme a hosszú távú többcsatornás fényhullám-átviteli rendszereknek, mint például a Wavelength Division Multiplexing (WDM). Az EDFA-t is tartalmazó WDM-rendszer megvalósításának egyik nehézsége az, hogy az EDFA erősítési spektruma hullámhosszfüggő. Egy WDM rendszerben az EDFA nem feltétlenül erősíti fel egyformán a csatornák hullámhosszát. A WDM rendszerekben az EDFA-nak gyakran kiegyenlített erősítési spektrumokkal kell rendelkeznie az egyenletes kimeneti teljesítmény és hasonló jel-zaj viszony (SNR) elérése érdekében. Számos módszer létezik a lapos spektrális erősítésű EDFA tervezésére, például az adalékolt szál hosszának és a szivattyú teljesítményének szabályozásával, az optikai hornyos szűrő karakterisztikájának megfelelő megválasztásával, akusztikus-optikai hangolható szűrő használatával és inhomogén módon szélesített erősítőközeg alkalmazásával. Ez a papír úgy éri el az EDFA erősítését, hogy szabályozza az adalékolt szál hosszát és a szivattyú teljesítményét adott -26 dBm bemeneti teljesítmény és 8 dBm-nél nagyobb kívánt kimeneti teljesítmény mellett.