DWDM je přenosová technologie v komunikaci optických vláken. Využívá jedno optické vlákno k přenosu více optických nosných signálů různých vlnových délek současně a rozděluje rozsah vlnových délek používaný optickým vláknem do několika kanálů. Kanál přenáší optické signály. Proto DWDM výrazně zlepšil přenosovou kapacitu optického komunikačního systému. Vzhled erbiem dopovaného vláknového zesilovače (EDFA) umožňuje přenos optického signálu DWDM dále.
1. Úvod do principu EDFA
Erbium (Er) je prvek vzácných zemin. Při výrobě optického vlákna se přidá určitý podíl erbiového prvku za vzniku erbiem dotovaného optického vlákna, které má účinek zesílení. Ionty erbia mají tři pracovní energetické úrovně: E1, E2 a E3. Mezi nimi má E1 nejnižší energetickou hladinu a nazývá se základní stav; E2 je metastabilní stav; E3 má nejvyšší energetickou hladinu a stává se excitovaným stavem. V případě nebuzení žádným světlem je na nejnižší energetické hladině E1. Když se laser čerpacího světelného zdroje používá k nepřetržitému buzení vlákna dotovaného erbiem, částice v základním stavu, když získají energii, poskočí na vyšší energetickou hladinu. Pokud přejde z E1 do E3, protože částice je nestabilní na energetické úrovni E3, rychle přejde na metastabilní energetickou úroveň bez záření a životnost částice na této energetické úrovni je relativně dlouhá, díky pumpě světelný zdroj Při nepřetržitém buzení bude počet částic na energetické hladině E2 nadále narůstat, zatímco počet částic na energetické hladině E1 bude klesat. Když je energie fotonu vstupního optického signálu přesně rovna rozdílu energetických hladin mezi E2 a E1, částice v metastabilním stavu It přejdou do základního stavu ve formě stimulovaného záření a budou vyzařovat stejné fotony jako fotony. ve vstupním optickém signálu, čímž se značně zvýší počet fotonů, čímž se světlo vstupního signálu stane silným výstupem ve vláknu dotovaném erbiem. Optický signál realizuje přímé zesílení světla.
To má samozřejmě také určité požadavky na pracovní vlnovou délku světelného zdroje čerpadla. Výše uvedený obrázek ukazuje absorpční spektrum erbiových iontů, ze kterého je vidět, že existují absorpční pásma na vlnových délkách 650nm, 800nm, 980nm a 1480nm a lze je použít v těchto frekvenčních pásmech. Je považována za pracovní vlnovou délku světelného zdroje čerpadla EDFA. Po srovnání faktorů, jako je účinnost, jsou však 980nm a 1480nm polovodičové lasery vhodnější jako čerpací světelné zdroje proEDFA. Ve srovnání s 1480nm má 980nm vysoký zisk a nízký šum a je v současnosti preferovanou čerpací vlnovou délkou pro vláknové zesilovače. V EDFA se používá mnoho typů čerpacích metod. Jde především o to, zda je energie vystupující ze světelného zdroje pumpy vstřikována do vlákna dotovaného erbiem ve stejném směru jako vstupní energie optického signálu. Lze jej rozdělit na čerpání vpřed a čerpání vzad. způsobem a obousměrným způsobem čerpání.
Obousměrná metoda čerpání má výhody dopředného čerpání a zpětného čerpání, takže tato metoda může nejen zajistit rovnoměrné rozložení světla čerpadla v optickém vláknu, ale také z hlediska výstupního výkonu je výstupní výkon jednoho čerpání 14 dBm a výstupní výkon obousměrného čerpání je 14dBm. Čerpadlo může dosáhnout l 7dBm. Obousměrné čerpání má navíc nejlepší účinnost zesílení a souměrné čerpání má nejnižší hluk.
2. Aplikace EDFA v systému DWDM
2.1. EDFA se používá jako předzesilovač
Na přijímacím konci multiplexování s dělením vlnové délky, aby se kompenzoval vložný úbytek demultiplexoru a snížení citlivosti přijímače v důsledku zvýšení rychlosti, musí být před demultiplexorem konfigurován nízkošumový optický předzesilovač. Na přijímací straně se EDFA používá jako předzesilovač pro PIN a APD. Když je rychlost kanálu vysoká až 2,5 Gbit/s ve srovnání s žádným optickým předzesilovačem, lze citlivost přijímače zvýšit asi 10krát.
2.2. EDFA se používá jako zesilovač zesilovače
EDFA se používá jako zesilovač zesilovače, který má výhody velkého výstupního výkonu, stabilního výstupu, nízkého šumu, širokého frekvenčního pásma zisku a snadného monitorování. Je umístěn na optickém vysílači, aby přímo zesiloval signál optického vysílače. Výkonové zesilovače lze použít samostatně nebo v kombinaci. Po zesílení pomocí EDFA může být výstupní výkon vysílacího konce zvýšen přibližně o řád, což výrazně zlepšuje výkon vstupující do vlákna.
2.3. EDFA se používá jako linkový zesilovač
V optických komunikačních systémech rozptyl a ztráta omezují vzdálenost a kapacitu komunikace. Aby se snížil vliv disperze, lze provést kompenzaci disperze. Po přidání vlákna pro kompenzaci disperze se výrazně zvýší vkládací útlum, proto je nutné vložný útlum kompenzovat optickým zesilovačem. PoužitímEDFAjako linkový zesilovač může výrazně zvýšit regenerační vzdálenost a může také nahradit drahé optické opakovače.
3. Závěr
DWDM je speciální metoda multiplexování v komunikačním systému s optickými vlákny. Tato metoda může plně využít širokou oblast optického vlákna s nízkou ztrátou a může snadno zdvojnásobit nárůst bez změny stávajících instalovaných komunikačních linek optických vláken. Kapacita optických komunikačních systémů. Nyní se EDFA a DWDM staly hlavním proudem rozvoje vysokorychlostních komunikačních sítí s optickými vlákny, které představují novou generaci komunikační technologie optických vláken.
