DWDM je prenosová technológia v komunikácii pomocou optických vlákien. Používa jedno optické vlákno na prenos viacerých optických nosných signálov rôznych vlnových dĺžok súčasne a rozdeľuje rozsah vlnových dĺžok používaných optickým vláknom do niekoľkých kanálov. Kanál prenáša optické signály. Preto DWDM výrazne zlepšil prenosovú kapacitu optického komunikačného systému. Vzhľad erbiom dopovaného vláknového zosilňovača (EDFA) posúva optický prenos signálu DWDM ďalej.
1. Úvod do princípu EDFA
Erbium (Er) je prvok vzácnych zemín. Pri výrobe optického vlákna sa pridáva určitý podiel erbiového prvku na vytvorenie erbiom dopovaného optického vlákna, ktoré má efekt zosilnenia. Ióny erbia majú tri úrovne pracovnej energie: E1, E2 a E3. Spomedzi nich má E1 najnižšiu energetickú hladinu a nazýva sa základný stav; E2 je metastabilný stav; E3 má najvyššiu energetickú hladinu a stáva sa excitovaným stavom. V prípade, že nie je vzrušený žiadnym svetlom, je na najnižšej energetickej hladine E1. Keď sa laser čerpacieho svetelného zdroja používa na nepretržité budenie vlákna dotovaného erbiom, častice v základnom stave, keď získajú energiu, preskočia na vyššiu energetickú hladinu. Ak prejde z E1 do E3, keďže častica je nestabilná na energetickej hladine E3, rýchlo prejde na metastabilnú energetickú hladinu bez žiarenia a životnosť častice na tejto energetickej hladine je v dôsledku pumpy relatívne dlhá. svetelný zdroj Pri kontinuálnom budení bude počet častíc na energetickej hladine E2 naďalej rásť, zatiaľ čo počet častíc na energetickej hladine E1 bude klesať. Keď sa fotónová energia vstupného optického signálu presne rovná rozdielu energetickej hladiny medzi E2 a E1, častice v metastabilnom stave It prejdú do základného stavu vo forme stimulovaného žiarenia a vyžarujú rovnaké fotóny ako fotóny. vo vstupnom optickom signáli, čím sa výrazne zvýši počet fotónov, čím sa svetlo vstupného signálu stane silným výstupom vo vlákne dotovanom erbiom. Optický signál realizuje priame zosilnenie svetla.
To má samozrejme aj určité požiadavky na pracovnú vlnovú dĺžku zdroja svetla pumpy. Vyššie uvedený obrázok ukazuje absorpčné spektrum iónov erbia, z ktorého je možné vidieť, že existujú absorpčné pásy pri vlnových dĺžkach 650 nm, 800 nm, 980 nm a 1480 nm a môžu byť použité v týchto frekvenčných pásmach. Považuje sa za pracovnú vlnovú dĺžku zdroja svetla pumpy EDFA. Po porovnaní faktorov, ako je účinnosť, sú však 980nm a 1480nm polovodičové lasery vhodnejšie ako čerpacie zdroje svetla preEDFA. V porovnaní s 1480nm má 980nm vysoký zisk a nízky šum a v súčasnosti je preferovanou čerpacou vlnovou dĺžkou pre vláknové zosilňovače. V EDFA sa používa mnoho typov čerpacích metód. Ide hlavne o to, či sa výstupná energia zo svetelného zdroja pumpy vstrekuje do vlákna dotovaného erbiom v rovnakom smere ako vstupná energia optického signálu. Dá sa rozdeliť na čerpanie dopredu a čerpanie dozadu. spôsobom a obojsmerným spôsobom čerpania.
Obojsmerná metóda čerpania má výhody čerpania dopredu a spätného čerpania, takže táto metóda môže nielen zabezpečiť rovnomerné rozloženie svetla čerpadla v optickom vlákne, ale aj z hľadiska výstupného výkonu je výstupný výkon jedného čerpania 14 dBm a výstupný výkon obojsmerného čerpania je 14dBm. Čerpadlo môže dosiahnuť l 7dBm. Navyše obojsmerné čerpanie má najlepšiu účinnosť zosilnenia a ko-smerné čerpanie má najnižší hluk.
2. Aplikácia EDFA v systéme DWDM
2.1. EDFA sa používa ako predzosilňovač
Na prijímacom konci multiplexovania delením vlnovej dĺžky, aby sa kompenzovala vložená strata demultiplexora a zníženie citlivosti prijímača v dôsledku zvýšenia rýchlosti, musí byť pred demultiplexorom nakonfigurovaný nízkošumový optický predzosilňovač. Na prijímacej strane sa EDFA používa ako predzosilňovač pre PIN a APD. Keď je rýchlosť kanála vysoká až 2,5 Gbit/s v porovnaní so žiadnym optickým predzosilňovačom, citlivosť prijímača sa môže zvýšiť asi 10-krát.
2.2. EDFA sa používa ako zosilňovač zosilňovača
EDFA sa používa ako zosilňovač zosilňovača, ktorý má výhody veľkého výstupného výkonu, stabilného výstupu, nízkeho šumu, širokého frekvenčného pásma zosilnenia a jednoduchého monitorovania. Je umiestnený na optickom vysielači na priame zosilnenie signálu optického vysielača. Výkonové zosilňovače môžu byť použité samostatne alebo v kombinácii. Po zosilnení pomocou EDFA sa výstupný výkon vysielacieho konca môže zvýšiť približne o jeden rád, čo výrazne zlepšuje výkon vstupujúci do vlákna.
2.3. EDFA sa používa ako linkový zosilňovač
V optických komunikačných systémoch rozptyl a strata obmedzujú vzdialenosť a kapacitu komunikácie. Aby sa znížil vplyv disperzie, môže sa vykonať kompenzácia disperzie. Po pridaní vlákna kompenzujúceho disperziu sa výrazne zvýši útlm vloženia, preto je potrebné útlm vloženia kompenzovať optickým zosilňovačom. PoužitímEDFAako linkový zosilňovač môže výrazne zvýšiť regeneračnú vzdialenosť a môže nahradiť aj drahé optické opakovače.
3. Záver
DWDM je špeciálna metóda multiplexovania v komunikačnom systéme s optickými vláknami. Táto metóda môže plne využiť širokú oblasť optického vlákna s nízkou stratou a môže jednoducho zdvojnásobiť nárast bez zmeny existujúcich inštalovaných komunikačných liniek s optickými vláknami. Kapacita komunikačných systémov z optických vlákien. Teraz sa EDFA a DWDM stali hlavným prúdom rozvoja vysokorýchlostnej komunikačnej siete s optickými vláknami, čo predstavuje novú generáciu komunikačnej technológie s optickými vláknami.
