Optimalizácia zisku optického zosilňovača

EDFA je optický zosilňovač, ktorý využíva dopované optické vlákno ako médium zosilnenia na zosilnenie optického signálu. Signál, ktorý má byť zosilnený, a pumpový laser sú multiplexované do dopovaného vlákna a signál je zosilnený interakciou s dopovacími iónmi. EDFA je najznámejší a najčastejšie používaný optický zosilňovač vhodný pre nízkostratové optické okno vlákna na báze oxidu kremičitého. 

Zvláštnou atrakciou EDFA je ich veľká šírka pásma zosilnenia, ktorá je zvyčajne desiatky nanometrov, a preto je v skutočnosti viac než dostatočná na zosilnenie dátových kanálov s najvyššími prenosovými rýchlosťami bez toho, aby došlo k akýmkoľvek účinkom zúženia zisku. Jediný EDFA možno použiť na súčasné zosilnenie mnohých dátových kanálov na rôznych vlnových dĺžkach v rámci oblasti zisku. Predtým, ako boli takéto vláknové zosilňovače dostupné, neexistovala žiadna praktická metóda na zosilnenie všetkých kanálov medzi dlhými rozpätiami vlákien optického spojenia. Bolo potrebné rozdeliť všetky dátové kanály, elektronicky ich detekovať a zosilniť, opticky znova odoslať a znova spojiť. Zavedenie vláknových zosilňovačov tak prinieslo enormné zníženie zložitosti spolu so zodpovedajúcim zvýšením spoľahlivosti. 

V systémoch WDM multiplexovaním sa prúd kanálov vlnových dĺžok, najmä v režimoch pásma C a L, môže súčasne zosilňovať na požadovanú úroveň výkonu, kde zosilnenie ktoréhokoľvek konkrétneho kanála závisí od vlnovej dĺžky signálu, počtu signálov prítomných v systéme, výkony vstupného signálu a jeho absorpčné a emisné prierezy.

Zosilňovač s plochým zosilneným vláknom dopovaný erbiom (EDFA) je kľúčovým komponentom v systémoch diaľkového viackanálového prenosu svetelných vĺn, ako je Wavelength Division Multiplexing (WDM). Jednou z ťažkostí pri implementácii systému WDM vrátane EDFA je to, že spektrum zisku EDFA je závislé od vlnovej dĺžky. V systéme WDM EDFA nevyhnutne nezosilňuje vlnovú dĺžku kanálov rovnako. EDFA v systéme WDM sa často vyžaduje, aby malo spektrá s vyrovnaným ziskom, aby sa dosiahli rovnomerné výstupné výkony a podobné pomery signál-šum (SNR). Existuje niekoľko metód pri navrhovaní EDFA s plochým spektrálnym zosilnením, ako je riadenie dĺžky dopovaného vlákna a výkonu pumpy, správny výber charakteristiky optického zárezového filtra, použitie akusticko-optického laditeľného filtra a použitie nehomogénne rozšíreného média zosilnenia. Tento papier dosahuje plochosť zisku EDFA riadením dĺžky dopovaného vlákna a výkonu pumpy pre daný vstupný výkon -26dBm a požadovaný výstupný výkon viac ako 8dBm.