Tối ưu hóa khuếch đại quang

EDFA là một bộ khuếch đại quang sử dụng sợi quang pha tạp làm môi trường khuếch đại để khuếch đại tín hiệu quang. Tín hiệu được khuếch đại và laser bơm được ghép vào sợi quang pha tạp và tín hiệu được khuếch đại thông qua tương tác với các ion pha tạp. EDFA là bộ khuếch đại quang được biết đến nhiều nhất và được sử dụng thường xuyên nhất phù hợp với cửa sổ quang suy hao thấp của sợi dựa trên silica. 

Một điểm hấp dẫn đặc biệt của EDFA là băng thông khuếch đại lớn của chúng, thường là hàng chục nanomet và do đó, trên thực tế, nó là quá đủ để khuếch đại các kênh dữ liệu với tốc độ dữ liệu cao nhất mà không gây ra bất kỳ hiệu ứng thu hẹp khuếch đại nào. Một EDFA duy nhất có thể được sử dụng để khuếch đại đồng thời nhiều kênh dữ liệu ở các bước sóng khác nhau trong vùng khuếch đại. Trước khi có các bộ khuếch đại sợi như vậy, không có phương pháp thực tế nào để khuếch đại tất cả các kênh giữa các nhịp sợi dài của liên kết sợi quang. Người ta phải chia nhỏ tất cả các kênh dữ liệu, phát hiện và khuếch đại chúng bằng điện tử, gửi lại bằng phương pháp quang học và kết hợp lại chúng. Do đó, sự ra đời của các bộ khuếch đại sợi quang đã mang lại sự giảm thiểu đáng kể về độ phức tạp, cùng với sự gia tăng tương ứng về độ tin cậy. 

Trong các hệ thống WDM bằng cách ghép kênh, một luồng các kênh bước sóng, đặc biệt là trong chế độ băng tần C và L có thể đồng thời khuếch đại đến mức công suất mong muốn trong đó mức khuếch đại của bất kỳ kênh cụ thể nào phụ thuộc vào bước sóng tín hiệu, số lượng tín hiệu có trong hệ thống, công suất tín hiệu đầu vào và tiết diện hấp thụ và phát xạ của nó.

Bộ khuếch đại sợi quang pha tạp erbium được làm phẳng độ lợi (EDFA) là thành phần chính trong các hệ thống truyền dẫn sóng ánh sáng đa kênh đường dài như Ghép kênh phân chia theo bước sóng (WDM). Một khó khăn trong việc triển khai hệ thống WDM bao gồm cả EDFA là phổ khuếch đại EDFA phụ thuộc vào bước sóng. Trong hệ thống WDM, EDFA không nhất thiết khuếch đại bước sóng của các kênh như nhau. EDFA trong hệ thống WDM thường được yêu cầu phải có phổ khuếch đại cân bằng để đạt được công suất đầu ra đồng nhất và tỷ lệ nhiễu tín hiệu (SNR) tương tự. Có một số phương pháp trong việc thiết kế EDFA khuếch đại phổ phẳng, chẳng hạn như bằng cách kiểm soát chiều dài sợi pha tạp và công suất bơm , lựa chọn đúng đặc tính của bộ lọc khía quang học, bằng cách sử dụng bộ lọc có thể điều chỉnh quang âm và bằng cách sử dụng môi trường khuếch đại mở rộng không đồng nhất. Bài báo này đạt được độ phẳng đạt được của EDFA bằng cách kiểm soát chiều dài sợi pha tạp và công suất bơm cho công suất đầu vào nhất định là -26dBm và công suất đầu ra mong muốn hơn 8dBm.

Hệ thống đường quang