DWDM este o tehnologie de transmisie în comunicațiile prin fibră optică. Utilizează o fibră optică pentru a transmite mai multe semnale purtătoare optice de lungimi de undă diferite în același timp și împarte intervalul de lungimi de undă utilizat de fibra optică în mai multe canale. Canalul transmite semnale optice. Prin urmare, DWDM a îmbunătățit considerabil capacitatea de transmisie a sistemului de comunicații optice. Apariția amplificatorului cu fibră dopată cu erbiu (EDFA) face transmisia semnalului optic DWDM mai departe.
1. Introducere în principiul EDFA
Erbiul (Er) este un element de pământ rar. Când se face o fibră optică, se adaugă o anumită proporție de element de erbiu pentru a forma o fibră optică dopată cu erbiu, care are efect de amplificare. Ionii de erbiu au trei niveluri de energie de lucru: E1, E2 și E3. Dintre acestea, E1 are cel mai scăzut nivel de energie și se numește starea fundamentală; E2 este starea metastabilă; E3 are cel mai înalt nivel de energie și devine starea excitată. În cazul în care nu este excitat de nicio lumină, acesta se află la cel mai scăzut nivel de energie E1. Atunci când laserul sursei de lumină de pompare este folosit pentru a excita continuu fibra dopată cu erbiu, particulele din starea fundamentală vor sări la un nivel de energie mai ridicat atunci când câștigă energie. Dacă trece de la E1 la E3, deoarece particula este instabilă la nivelul de energie al lui E3, va trece rapid la nivelul de energie metastabil fără radiații, iar durata de viață a particulei la acest nivel de energie este relativ lungă, datorită pompei. Sursă de lumină Cu excitație continuă, numărul de particule de la nivelul de energie E2 va continua să crească, în timp ce numărul de particule de la nivelul de energie E1 va scădea. Când energia fotonică a semnalului optic de intrare este exact egală cu diferența de nivel de energie dintre E2 și E1, particulele în stare metastabilă vor trece la starea fundamentală sub formă de radiație stimulată și vor radia aceiași fotoni ca și fotonii. în semnalul optic de intrare, crescând astfel foarte mult numărul de fotoni, făcând ca lumina semnalului de intrare să devină o ieșire puternică în fibra dopată cu erbiu Semnalul optic realizează amplificarea directă a luminii.
Desigur, aceasta are și anumite cerințe privind lungimea de undă de lucru a sursei de lumină a pompei. Figura de mai sus arată spectrul de absorbție al ionilor de erbiu, din care se poate observa că există benzi de absorbție la lungimi de undă de 650nm, 800nm, 980nm și 1480nm și pot fi utilizate în aceste benzi de frecvență. Este considerată lungimea de undă de lucru a sursei de lumină a pompei EDFA. Cu toate acestea, după compararea factorilor cum ar fi eficiența, laserele cu semiconductori de 980 nm și 1480 nm sunt mai potrivite ca surse de lumină de pompare pentruEDFA. În comparație cu 1480nm, 980nm are un câștig mare și un zgomot scăzut și este în prezent lungimea de undă de pompare preferată pentru amplificatoarele cu fibră. Există multe tipuri de metode de pompare utilizate în EDFA. Este denumit în principal dacă energia ieșită de la sursa de lumină a pompei este injectată în fibra dopată cu erbiu în aceeași direcție cu energia semnalului optic de intrare. Poate fi împărțit în pompare înainte și pompare înapoi. mod și mod de pompare în două sensuri.
Metoda de pompare bidirecțională are avantajele pompării înainte și inversă, astfel încât această metodă nu numai că poate face ca lumina pompei să fie distribuită uniform în fibra optică, ci și din perspectiva puterii de ieșire, puterea de ieșire a unei singure pompari este de 14dBm și puterea de ieșire a pompei bidirecționale este de 14 dBm. Pompa poate atinge l 7dBm. În plus, pomparea bidirecțională are cea mai bună eficiență de amplificare, iar pomparea co-direcțională are cel mai mic zgomot.
2. Aplicarea EDFA în sistemul DWDM
2.1. EDFA este folosit ca preamplificator
La capătul de recepție al multiplexării prin diviziune a lungimii de undă, pentru a compensa pierderea de inserție a demultiplexorului și scăderea sensibilității receptorului datorită creșterii ratei, înaintea demultiplexorului trebuie configurat un preamplificator optic cu zgomot redus. La capătul de recepție, EDFA este folosit ca preamplificator pentru PIN și APD. Când rata canalului este de 2,5 Gbit/s, în comparație cu niciun preamplificator optic, sensibilitatea receptorului poate fi mărită de aproximativ 10 ori.
2.2. EDFA este folosit ca amplificator de amplificare
EDFA este utilizat ca amplificator de amplificare, care are avantajele unei puteri mari de ieșire, ieșire stabilă, zgomot redus, bandă largă de frecvență și monitorizare ușoară. Este plasat la transmițătorul optic pentru a amplifica direct semnalul emițătorului optic. Amplificatoarele de putere pot fi folosite singure sau în combinație. După ce a fost amplificată de EDFA, puterea de ieșire a capătului de trimitere poate fi mărită cu aproximativ un ordin de mărime, ceea ce îmbunătățește foarte mult puterea care intră în fibră.
2.3. EDFA este folosit ca amplificator de linie
În sistemele de comunicații optice, dispersia și pierderea limitează distanța și capacitatea de comunicare. Pentru a reduce influența dispersiei, se poate efectua compensarea dispersiei. După adăugarea fibrei de compensare a dispersiei, atenuarea inserției este semnificativ crescută, astfel încât atenuarea inserției trebuie compensată cu un amplificator optic. FolosindEDFAca amplificator de linie poate crește semnificativ distanța de regenerare și poate înlocui, de asemenea, repetoarele optice scumpe.
3. Concluzie
DWDM este o metodă specială de multiplexare în sistemul de comunicații prin fibră optică. Această metodă poate folosi pe deplin suprafața largă cu pierderi reduse a fibrei optice și poate dubla cu ușurință creșterea fără a modifica liniile de comunicație existente pe fibră optică instalate. Capacitatea sistemelor de comunicații prin fibră optică. Acum EDFA și DWDM au devenit curentul principal al dezvoltării rețelelor de comunicații cu fibră optică de mare viteză, reprezentând o nouă generație de tehnologie de comunicație prin fibră optică.
