EN
Дългосрочната предавателна връзка в традиционните фиброви мрежи винаги е била предизвикателство. Ербиево-допираните фиброви усилватели (EDFA), като сърцето на оптичните мрежи, са изобретени като идеално решение за напълно оптичен усилвател, което позволява предаването на сигнала по цялата дължина на фибровата линия без скъпата оптико-електрическо-оптична конверсия. Нашата компания, Shandong Wanshuo Optoelectronic Equipment Co., Ltd., предоставя професионални end-to-end и комплексни решения в областта на оптичните комуникации, включително високопроизводителни оптични фиброви усилватели, използващи EDFA, за осигуряване на стабилна производителност на мрежовата предавателна връзка.
Какво е EDFA?
Пазарът EDFA е вид оптичен усилвател, който използва отрязък ербиево-допирано влакно, което проявява оптично усилване при накачване с лазерна светлина с дължина на вълната 980 nm или 1480 nm. Ербиево-допираното оптично влакно е проектирано за употреба с ербиев лазерен източник, работещ в диапазона 1530–1565 nm. Вместо традиционното оптико-електрично-оптично възстановяване на сигнала, както при предишните репитери, EDFAs усилват сигнали изцяло оптично. Благодарение на едновременното усилване на множество вълнови канали техният обхват на приложение може да бъде разширен в DWDM системи.
EDFAs усилват светлината предимно в диапазона 1530–1565 nm (C-диапазон) и до 1625 nm (L-диапазон), тъй като тези диапазони съответстват на областта с най-ниско затихване в силициеви оптични влакна. EDFAs ще се използват главно за дълги наземни трасета, подводни и метрополитенски комуникации.
Принцип на работа на EDFA: Как функционира?
Разбиране на Принцип на работа на EDFA изисква анализ на физиката на стимулираното излъчване в ербиево-допирано влакно. Процесът на усилване включва три ключови стъпки:
1. Накачване и възбуждане
Лазерен източник за накачване, работещ на дължина на вълната 980 nm или 1480 nm, внася енергия в ербиево-допираното влакно. При накачване на 980 nm йоните ербий се възбуждат от основното състояние (⁴I₁₅/₂) до по-високо енергийно състояние (⁴I₁₁/₂), откъдето бързо преминават чрез некогерентно разпадане към метастабилно състояние (⁴I₁₃/₂) с продължителност на живота около 10 милисекунди. Това води до инверсия на населението — критично условие за оптическо усилване.
2. Стимулирано излъчване
Докато първоначалният сигнал с фотони в диапазона 1550 nm се разпространява през допираното влакно, той инициира процес на стимулирано излъчване, при който един йон ербий преминава от възбуденото състояние към основното състояние и излъчва един когерентен фотон със същата дължина на вълната, фаза и посока като входящия сигнал. По този начин сигнала не се деградира и се осъществява чисто оптическо усилване.
3. Конфигурации на накачването
Има три конфигурации на помпите за EDFA, които позволяват работа с нисък шум, висока изходна мощност или ефективност на усилването:
Помпене в същата посока: Линеен оптичен усилвател, който се помпва в същата посока като сигнала, осигурява нисък коефициент на шум за усилвател-усилвател или предварителен усилвател в началото на комуникационна връзка.
Помпене в противоположна посока: Този тип усилвател, който се помпва в посока, противоположна на тази, в която се движи сигнала, се използва за устройства с по-високо отношение сигнал-шум.
Двупосочно помпене: Комбинира и двете схеми за високо усилване, висока мощност и нисък шум – идеално за магистрални системи с дълги разстояния.
Основни компоненти на EDFA
EDFA се състои от следните основни модули:
Ербиево-допирано влакно (EDF): Сегмент от активно влакно, обикновено с дължина от 10 до 100 м. Той изпълнява основната роля на среда за усилване чрез стимулирано излъчване.
Лазерен диод за накачване: Предоставя възбуден светлинен източник, за да йонизира йоните и да ги преведе в по-високо енергийно състояние. Разпространени лазерни диоди за накачване са с дължина на вълната 980 nm и 1480 nm.
Дължинно-селективен сплитър: Използва се за комбиниране на входящия сигнален светлинен поток и оптичния източник на сигнал към влакното (EDF). В EDFA тези входящи светлинни потоци се съчетават в C-диапазона за предаване на данни, а накачващият лазер е с дължина на вълната 1480 nm или 980 nm.
Оптичен изолатор: Пази характеристиките на усилването на EDFA и сигнала в мрежата от потенциални повреди, причинени от отразен светлинен поток, връщащ се от последващи сегменти на мрежата.
Филтър за изравняване на усилването (GFF): Използва се за компенсиране на вродената нееднородност на усилването във влакното в C-диапазона, за да се изравни общото усилване при предаването на всички канали.
Приложения на EDFA в оптични влакнени мрежи
EDFA има много полезни приложения в системите за влакнено-оптична комуникация, включително:
Дългосрочни наземни предавания: вградени оптични усилватели, използвани като репитери на магистралата, които компенсират загубата във влакното след десетки и стотици километра оптичен транспорт.
Подводни системи за предаване: Играе значима роля, осигурявайки надеждно и стабилно предаване на хиляди километра през океаните.
Метрополитенска WDM мрежа за предаване: Основно се използва на входа на комуникационните линии (предусилвател) или в края (усилвател за повишаване на мощността), за да се увеличи силата на сигнала и да се удължат разстоянията за комуникация.
Оптични влакнени сензори: Прилагат се за измерване на температурата, деформацията и др. по оптичното влакно на голямо разстояние.
CATV и PON мрежи: EDFA-та са основни компоненти в инфраструктурата на кабелното телевизионно предаване и пасивните оптични мрежи, които осигуряват разпределение на сигнала с високо качество.
Предимства на технологията EDFA
В сравнение с други технологии, оптическите EDFA с висока производителност имат следните предимства:
Висока ефективност на усилването: постига се усилване до 20–40 dB в ефективен обхват от 100–200 km дължина на фибър;
Широк честотен диапазон: това устройство може едновременно да компенсира всички прозорци за предаване, поради което могат да се постигнат много канали по дължина на вълната за предаване;
Нисък фазов шум и шумен коефициент: Ниският фазов шум и типичните стойности на шумния коефициент са в диапазона 4–6 dB, което е близо до квантово-ограничената стойност (3 dB);
Независимост от скоростта на предаване: EDFA усилват всички скорости на предаване на данни без модификация, което ги прави бъдещоустойчиви за модернизации на мрежата
Ниско крос-ток: Дългият живот на възбуденото състояние на йоните ербий потиска междуканалните помехи в системите WDM
Заключение
Усилватели с ербий-допирано влакно (EDFA), основните оптични усилватели в оптичната влакнена предавателна система мрежи, ефективно компенсират загубите при вмъкване в оптичните връзки на голямо разстояние между предавателния и приемния край чрез изцяло оптично усилване на сигнала, осигурявайки стабилна производителност. В магистрални мрежи за дълги разстояния, подводни кабелни системи, WDM метрополитенски мрежи и др. тези Приложения на EDFA изпълняват решаваща роля.
Shandong Wanshuo Optoelectronic Equipment Co., Ltd. e професионална компания за производство на оптични усилватели за влакна. Нашата компания предлага комплексни едностъпенни решения с пълна верига за доставки за всички оптични комуникационни усилватели за влакна, включително производствени процеси, оборудвани с автоматизирани производствени линии, стаи без прах и прецизно изпитателно оборудване. Продуктите ни намират широко приложение в дългосрочни магистрални системи, подводни комуникации, метрополитенски комуникации, PON мрежи, влакнени сензори и др.