Оптимізація посилення оптичного підсилювача

EDFA — це оптичний підсилювач, який використовує леговане оптичне волокно як середовище посилення для посилення оптичного сигналу. Сигнал, який необхідно посилити, і лазер накачки мультиплексуються в леговане волокно, і сигнал посилюється через взаємодію з легуючими іонами. EDFA є найвідомішим і найчастіше використовуваним оптичним підсилювачем, який підходить для оптичного вікна з низькими втратами волокна на основі кремнезему. 

Особливою привабливістю EDFA є їхня велика смуга пропускання підсилення, яка зазвичай становить десятки нанометрів, і, таким чином, фактично цього більш ніж достатньо для посилення каналів даних з найвищими швидкостями передачі даних без жодних ефектів звуження підсилення. Один EDFA може бути використаний для одночасного посилення багатьох каналів даних на різних довжинах хвиль в межах області посилення. До появи таких волоконних підсилювачів не існувало практичного методу посилення всіх каналів між довгими волоконними прольотами волоконно-оптичної лінії зв’язку. Треба було розділити всі канали даних, виявити та посилити їх електронним способом, повторно подати оптично та знову об’єднати. Таким чином, впровадження волоконних підсилювачів принесло величезне зниження складності разом із відповідним підвищенням надійності. 

У системах WDM за допомогою мультиплексування потік каналів довжини хвилі, зокрема в режимах C і L-діапазону, може одночасно посилюватися до бажаного рівня потужності, де посилення будь-якого окремого каналу залежить від довжини хвилі сигналу, кількості сигналів, присутніх у системі, потужності вхідного сигналу та його перерізи поглинання та випромінювання.

Оптоволоконний підсилювач із легованим ербієм (EDFA) є ключовим компонентом багатоканальних систем передачі світлових хвиль на далекі відстані, таких як мультиплексування за довжиною хвилі (WDM). Однією з труднощів у реалізації системи WDM, що включає EDFA, є те, що спектр посилення EDFA залежить від довжини хвилі. У системі WDM EDFA не обов’язково однаково підсилює довжину хвилі каналів. EDFA в системі WDM часто вимагає вирівняних спектрів підсилення, щоб досягти рівномірної вихідної потужності та аналогічного співвідношення сигнал-шум (SNR). Існує кілька методів проектування плоского спектрального підсилення EDFA, таких як контроль довжини легованого волокна та потужності накачки, правильний вибір характеристики оптичного режекторного фільтра, використання акустооптичного регульованого фільтра та використання неоднорідно розширеного підсилювального середовища. У цьому документі досягається рівномірність посилення EDFA шляхом контролю довжини легованого волокна та потужності накачування для заданої вхідної потужності -26 дБм і бажаної вихідної потужності понад 8 дБм.