Оптимизация усиления оптического усилителя

EDFA представляет собой оптический усилитель, который использует легированное оптическое волокно в качестве усиливающей среды для усиления оптического сигнала. Сигнал, который должен быть усилен, и лазер накачки мультиплексируются в легированное волокно, и сигнал усиливается за счет взаимодействия с легирующими ионами. EDFA является наиболее известным и наиболее часто используемым оптическим усилителем, подходящим для оптического окна с низкими потерями из волокна на основе кремнезема. 

Особой привлекательностью EDFA является их большая ширина полосы усиления, которая обычно составляет десятки нанометров, и, таким образом, на самом деле ее более чем достаточно для усиления каналов данных с самыми высокими скоростями передачи данных без каких-либо эффектов сужения усиления. Один EDFA может использоваться для одновременного усиления множества каналов данных на разных длинах волн в пределах области усиления. До появления таких волоконных усилителей не существовало практического метода усиления всех каналов между длинными отрезками волоконно-оптической линии связи. Приходилось разделять все каналы данных, детектировать и усиливать их электронным способом, повторно передавать оптически и снова объединять. Таким образом, введение волоконных усилителей привело к значительному снижению сложности наряду с соответствующим повышением надежности. 

В системах WDM за счет мультиплексирования поток каналов длин волн, особенно в режимах C и L-диапазона, может одновременно усиливаться до желаемого уровня мощности, при этом усиление любого конкретного канала зависит от длины волны сигнала, количества сигналов, присутствующих в системе, мощностей входного сигнала и его поперечных сечений поглощения и излучения.

Волоконный усилитель, легированный эрбием, со сглаженным коэффициентом усиления (EDFA) является ключевым компонентом многоканальных систем передачи световых волн на большие расстояния, таких как мультиплексирование с разделением по длине волны (WDM). Одна из трудностей при реализации системы WDM, включающей EDFA, заключается в том, что спектр усиления EDFA зависит от длины волны. В системе WDM EDFA не обязательно одинаково увеличивает длину волны каналов. EDFA в системе WDM часто требуется, чтобы иметь выровненные спектры усиления, чтобы достичь одинаковых выходных мощностей и аналогичных отношений сигнал-шум (SNR). Существует несколько методов разработки EDFA с плоским спектральным усилением, например, путем управления длиной легированного волокна и мощностью накачки, правильного выбора характеристики оптического узкополосного режекторного фильтра, использования акустооптического перестраиваемого фильтра и использования неоднородно расширенной усиливающей среды. В этой статье достигается равномерность усиления EDFA за счет управления длиной легированного волокна и мощностью накачки для заданной входной мощности -26 дБм и желаемой выходной мощности более 8 дБм.

Оптическая линейная система