Optimizacija ojačanja optičnega ojačevalnika

EDFA je optični ojačevalnik, ki uporablja dopirano optično vlakno kot ojačevalni medij za ojačanje optičnega signala. Signal, ki ga je treba ojačati, in laser črpalke sta multipleksirana v dopirano vlakno, signal pa se ojača z interakcijo z dopirajočimi ioni. EDFA je najbolj znan in najpogosteje uporabljen optični ojačevalnik, primeren za optično okno z nizkimi izgubami iz vlaken na osnovi silicijevega dioksida. 

Posebna privlačnost EDFA je njihova velika pasovna širina ojačanja, ki je običajno več deset nanometrov in je tako dejansko več kot dovolj za ojačanje podatkovnih kanalov z najvišjimi hitrostmi prenosa podatkov, ne da bi pri tem prišlo do kakršnih koli učinkov zoženja ojačanja. En sam EDFA se lahko uporablja za hkratno ojačanje številnih podatkovnih kanalov pri različnih valovnih dolžinah v območju ojačenja. Preden so bili na voljo takšni ojačevalniki vlaken, ni bilo praktične metode za ojačanje vseh kanalov med dolgimi razponi vlaken optične povezave. Vse podatkovne kanale je bilo treba razdeliti, jih elektronsko zaznati in ojačati, ponovno optično predložiti in ponovno združiti. Uvedba optičnih ojačevalnikov je tako prinesla ogromno zmanjšanje kompleksnosti, skupaj z ustreznim povečanjem zanesljivosti. 

V sistemih WDM z multipleksiranjem se lahko tok kanalov valovnih dolžin, zlasti v režimih C in L-pasu, hkrati ojača do želene ravni moči, kjer je ojačanje katerega koli določenega kanala odvisno od valovne dolžine signala, števila signalov, ki so prisotni v sistemu, moči vhodnega signala in njegovih absorpcijskih in emisijskih presekov.

Ojačitveni ojačevalnik z vlakni, dopiranimi z erbijem (EDFA), je ključna komponenta večkanalnih prenosnih sistemov svetlobnih valov na dolge razdalje, kot je multipleksiranje z delitvijo valovnih dolžin (WDM). Ena težava pri izvajanju sistema WDM, vključno z EDFA, je, da je spekter ojačanja EDFA odvisen od valovne dolžine. V sistemu WDM ni nujno, da EDFA enakomerno ojača valovno dolžino kanalov. EDFA v sistemu WDM mora imeti pogosto izenačene spektre ojačanja, da bi dosegli enotne izhodne moči in podobna razmerja med signalom in šumom (SNR). Obstaja več metod za načrtovanje EDFA z ravnim spektralnim ojačenjem, kot so nadzor dolžine dopiranega vlakna in moči črpalke, pravilna izbira značilnosti optičnega filtra z zarezami, uporaba akustično-optičnega nastavljivega filtra in uporaba nehomogeno razširjenega ojačevalnega medija. Ta papir doseže enakomernost ojačanja EDFA z nadzorom dolžine dopiranega vlakna in moči črpalke za dano vhodno moč -26dBm in želeno izhodno moč več kot 8dBm.

Optični linijski sistem