Optimalisering av optisk forsterkerforsterkning

EDFA er en optisk forsterker som bruker en dopet optisk fiber som forsterkningsmedium for å forsterke et optisk signal. Signalet som skal forsterkes og en pumpelaser multiplekses inn i den dopede fiberen, og signalet forsterkes gjennom interaksjon med dopingionene. EDFA er den mest kjente og mest brukte optiske forsterkeren som er egnet for lavtaps optisk vindu av silikabasert fiber. 

En spesiell attraksjon for EDFA-er er deres store forsterkningsbåndbredde, som typisk er titalls nanometer, og dermed er det faktisk mer enn nok å forsterke datakanaler med de høyeste datahastighetene uten å introdusere noen effekter av forsterkningsinnsnevring. En enkelt EDFA kan brukes for samtidig å forsterke mange datakanaler ved forskjellige bølgelengder innenfor forsterkningsområdet. Før slike fiberforsterkere var tilgjengelige, fantes det ingen praktisk metode for å forsterke alle kanaler mellom lange fiberspenn i en fiberoptisk forbindelse. Man måtte dele alle datakanaler, oppdage og forsterke dem elektronisk, optisk sende inn på nytt og igjen kombinere dem. Introduksjonen av fiberforsterkere ga dermed en enorm reduksjon i kompleksitet, sammen med en tilsvarende økning i pålitelighet. 

I WDM-systemer ved multipleksing, kan en strøm av bølgelengdekanaler, spesielt i C- og L-båndsregimer, samtidig forsterke til ønsket effektnivå der forsterkningen av en bestemt kanal er avhengig av signalbølgelengden, antall signaler som er tilstede i systemet, inngangssignaleffektene og dets absorpsjons- og emisjonstverrsnitt.

Den forsterkede erbium-dopete fiberforsterkeren (EDFA) er en nøkkelkomponent i langdistanse flerkanals lysbølgeoverføringssystemer som Wavelength Division Multiplexing (WDM). En vanskelighet med å implementere et WDM-system inkludert EDFA-er er at EDFA-forsterkningsspekteret er bølgelengdeavhengig. I et WDM-system forsterker ikke EDFA nødvendigvis bølgelengden til kanalene likt. EDFA i et WDM-system kreves ofte for å ha utjevnede forsterkningsspektre for å oppnå ensartede utgangseffekter og lignende signal-støyforhold (SNR). Det er flere metoder for å designe en flat spektral forsterkning EDFA, for eksempel ved å kontrollere den dopede fiberlengden og pumpeeffekten, riktig valg av karakteristikken til det optiske hakkfilteret, ved å bruke et akusto-optisk avstembart filter, og ved å bruke et inhomogent utvidet forsterkningsmedium. Dette papiret oppnår flathet av EDFA ved å kontrollere den dopede fiberlengden og pumpeeffekten for en gitt inngangseffekt på -26dBm og ønsket utgangseffekt på mer enn 8dBm.