DWDM es una tecnología de transmisión en comunicación de fibra óptica. Utiliza una fibra óptica para transmitir múltiples señales portadoras ópticas de diferentes longitudes de onda al mismo tiempo y divide el rango de longitud de onda utilizado por la fibra óptica en varios canales. El canal transmite señales ópticas. Por lo tanto, DWDM ha mejorado mucho la capacidad de transmisión del sistema de comunicación óptica. La aparición del amplificador de fibra dopada con erbio (EDFA) hace que la transmisión de la señal óptica DWDM sea más lejana.
1. Introducción al principio de EDFA
El erbio (Er) es un elemento de tierras raras. Al fabricar una fibra óptica, se agrega una cierta proporción de elemento de erbio para formar una fibra óptica dopada con erbio, que tiene el efecto de amplificación. Los iones de erbio tienen tres niveles de energía de trabajo: E1, E2 y E3. Entre ellos, E1 tiene el nivel de energía más bajo y se denomina estado fundamental; E2 es el estado metaestable; E3 tiene el nivel de energía más alto y se convierte en el estado excitado. En el caso de no estar excitado por ninguna luz, se encuentra en el nivel de energía más bajo E1. Cuando el láser de la fuente de luz de bombeo se usa para excitar continuamente la fibra dopada con erbio, las partículas en el estado fundamental saltarán a un nivel de energía más alto cuando ganen energía. Si pasa de E1 a E3, dado que la partícula es inestable en el nivel de energía de E3, pasará rápidamente al nivel de energía metaestable sin radiación, y la vida de la partícula en este nivel de energía es relativamente larga, debido a la bomba fuente de luz Con excitación continua, el número de partículas en el nivel de energía E2 seguirá aumentando, mientras que el número de partículas en el nivel de energía E1 disminuirá. Cuando la energía del fotón de la señal óptica de entrada es exactamente igual a la diferencia de nivel de energía entre E2 y E1, las partículas en el estado metaestable pasarán al estado fundamental en forma de radiación estimulada e irradiarán los mismos fotones que los fotones. en la señal óptica de entrada, lo que aumenta considerablemente la cantidad de fotones, lo que hace que la luz de la señal de entrada se convierta en una salida fuerte en la fibra dopada con erbio. La señal óptica realiza la amplificación directa de la luz.
Por supuesto, esto también tiene ciertos requisitos sobre la longitud de onda de trabajo de la fuente de luz de la bomba. La figura anterior muestra el espectro de absorción de los iones de erbio, del cual se puede ver que hay bandas de absorción en longitudes de onda de 650nm, 800nm, 980nm y 1480nm, y se pueden usar en estas bandas de frecuencia. Se considera como la longitud de onda de trabajo de la fuente de luz de la bomba EDFA. Sin embargo, después de comparar factores como la eficiencia, los láseres semiconductores de 980 nm y 1480 nm son más adecuados como fuentes de luz de bombeo paraEDFA. En comparación con 1480nm, 980nm tiene una alta ganancia y un bajo ruido, y actualmente es la longitud de onda de bombeo preferida para los amplificadores de fibra. Hay muchos tipos de métodos de bombeo utilizados en EDFA. Se nombra principalmente si la salida de energía de la fuente de luz de la bomba se inyecta en la fibra dopada con erbio en la misma dirección que la energía de la señal óptica de entrada. Se puede dividir en bombeo hacia adelante y hacia atrás. forma y forma de bombeo bidireccional.
El método de bombeo bidireccional tiene las ventajas del bombeo directo y el bombeo inverso, por lo que este método no solo puede hacer que la luz de la bomba se distribuya uniformemente en la fibra óptica, sino también desde la perspectiva de la potencia de salida, la potencia de salida del bombeo único es 14dBm, y la potencia de salida del bombeo bidireccional es de 14dBm. La bomba puede alcanzar l 7dBm. Además, el bombeo bidireccional tiene la mejor eficiencia de amplificación y el bombeo codireccional tiene el ruido más bajo.
2. Aplicación de EDFA en el sistema DWDM
2.1. EDFA se utiliza como preamplificador
En el extremo receptor de la multiplexación por división de longitud de onda, para compensar la pérdida de inserción del demultiplexor y la disminución de la sensibilidad del receptor debido al aumento de la tasa, se debe configurar un preamplificador óptico de bajo ruido antes del demultiplexor. En el extremo receptor, EDFA se utiliza como preamplificador para PIN y APD. Cuando la velocidad del canal es tan alta como 2,5 Gbit/s, en comparación con ningún preamplificador óptico, la sensibilidad del receptor se puede aumentar unas 10 veces.
2.2. EDFA se utiliza como amplificador de refuerzo
EDFA se utiliza como amplificador de refuerzo, que tiene las ventajas de una gran potencia de salida, salida estable, bajo ruido, banda de frecuencia de ganancia amplia y fácil monitoreo. Se coloca en el transmisor óptico para amplificar directamente la señal del transmisor óptico. Los amplificadores de potencia se pueden usar solos o en combinación. Después de ser amplificada por EDFA, la potencia de salida del extremo de envío se puede aumentar en aproximadamente un orden de magnitud, lo que mejora en gran medida la potencia que ingresa a la fibra.
2.3. EDFA se utiliza como amplificador de línea
En los sistemas de comunicación óptica, la dispersión y la pérdida limitan la distancia y la capacidad de comunicación. Para reducir la influencia de la dispersión, se puede realizar una compensación de la dispersión. Después de agregar la fibra de compensación de dispersión, la atenuación de inserción aumenta significativamente, por lo que la atenuación de inserción debe compensarse con un amplificador óptico. UsandoEDFAcomo amplificador de línea puede aumentar significativamente la distancia de regeneración y también puede reemplazar costosos repetidores ópticos.
3. Conclusión
DWDM es un método de multiplexación especial en el sistema de comunicación de fibra óptica. Este método puede aprovechar al máximo la amplia área de baja pérdida de la fibra óptica y puede duplicar fácilmente el aumento sin cambiar las líneas de comunicación de fibra óptica instaladas existentes. La capacidad de los sistemas de comunicación de fibra óptica. Ahora EDFA y DWDM se han convertido en la corriente principal del desarrollo de redes de comunicación de fibra óptica de alta velocidad, lo que representa una nueva generación de tecnología de comunicación de fibra óptica.
