Optimering av optisk förstärkare

EDFA är en optisk förstärkare som använder en dopad optisk fiber som ett förstärkningsmedium för att förstärka en optisk signal. Signalen som ska förstärkas och en pumplaser multiplexeras in i den dopade fibern och signalen förstärks genom interaktion med dopningsjonerna. EDFA är den mest kända och mest använda optiska förstärkaren lämpad för lågförlustoptiska fönster av kiseldioxidbaserad fiber. 

En speciell attraktion hos EDFA:er är deras stora förstärkningsbandbredd, som vanligtvis är tiotals nanometer, och det räcker alltså faktiskt mer än tillräckligt för att förstärka datakanaler med de högsta datahastigheterna utan att införa några effekter av förstärkningsavsmalning. En enda EDFA kan användas för att samtidigt förstärka många datakanaler vid olika våglängder inom förstärkningsområdet. Innan sådana fiberförstärkare fanns tillgängliga fanns det ingen praktisk metod för att förstärka alla kanaler mellan långa fiberspänn hos en fiberoptisk länk. Man var tvungen att dela upp alla datakanaler, detektera och förstärka dem elektroniskt, optiskt skicka in och återigen kombinera dem. Introduktionen av fiberförstärkare medförde således en enorm minskning av komplexiteten, tillsammans med en motsvarande ökning av tillförlitligheten. 

I WDM-system genom multiplexering kan en ström av våglängdskanaler, särskilt i C- och L-bandsregimer, samtidigt förstärka till önskad effektnivå där förstärkningen av en viss kanal är beroende av signalvåglängden, antalet signaler som finns i systemet, insignalens effekt och dess absorptions- och emissionstvärsnitt.

Den förstärkta erbiumdopade fiberförstärkaren (EDFA) är en nyckelkomponent i flerkanaliga ljusvågsöverföringssystem för långdistanser som Wavelength Division Multiplexing (WDM). En svårighet med att implementera ett WDM-system som inkluderar EDFA är att EDFA-förstärkningsspektrumet är våglängdsberoende. I ett WDM-system förstärker EDFA inte nödvändigtvis våglängden på kanalerna lika mycket. EDFA i ett WDM-system måste ofta ha utjämnade förstärkningsspektra för att uppnå enhetliga uteffekter och liknande signalbrusförhållanden (SNR). Det finns flera metoder för att designa en platt spektral förstärkning EDFA, såsom genom att kontrollera den dopade fiberlängden och pumpeffekten, korrekt val av optiska notch-filters egenskaper, genom att använda ett akusto-optiskt avstämbart filter och genom att använda ett inhomogent breddat förstärkningsmedium. Detta papper uppnår förstärkningsplanhet hos EDFA genom att kontrollera den dopade fiberlängden och pumpeffekten för en given ineffekt på -26dBm och den önskade uteffekten på mer än 8dBm.