DWDM — це технологія передачі в волоконно-оптичному зв’язку. Він використовує одне оптичне волокно для одночасної передачі кількох оптичних несучих сигналів з різними довжинами хвиль і розділяє діапазон довжин хвиль, який використовує оптичне волокно, на кілька каналів. Канал передає оптичні сигнали. Таким чином, DWDM значно покращив пропускну здатність системи оптичного зв’язку. Поява волоконного підсилювача, легованого ербієм (EDFA) робить передачу оптичного сигналу DWDM далі.
1. Ознайомлення з принципом EDFA
Ербій (Er) — рідкоземельний елемент. Під час виготовлення оптичного волокна додається певна частка ербієвого елемента, щоб утворити леговане ербієм оптичне волокно, яке має ефект посилення. Іони ербію мають три робочих рівня енергії: E1, E2 і E3. Серед них E1 має найнижчий енергетичний рівень і називається основним станом; E2 – метастабільний стан; E3 має найвищий енергетичний рівень і стає збудженим станом. У разі відсутності збудження від будь-якого світла він знаходиться на найнижчому енергетичному рівні E1. Коли лазер джерела світла накачування використовується для безперервного збудження легованого ербієм волокна, частинки в основному стані перескочать на вищий рівень енергії, коли вони наберуть енергію. Якщо вона переходить від E1 до E3, оскільки частинка нестабільна на енергетичному рівні E3, вона швидко перейде на метастабільний енергетичний рівень без випромінювання, а життя частинки на цьому енергетичному рівні є відносно довгим через насос Джерело світла При безперервному збудженні кількість частинок на енергетичному рівні E2 буде продовжувати збільшуватися, тоді як кількість частинок на енергетичному рівні E1 буде зменшуватися. Коли енергія фотона вхідного оптичного сигналу точно дорівнює різниці рівнів енергії між E2 і E1, частинки в метастабільному стані It перейдуть в основний стан у формі стимульованого випромінювання та випромінюють ті самі фотони, що й фотони. у вхідному оптичному сигналі, тим самим значно збільшуючи кількість фотонів, завдяки чому світло вхідного сигналу стає потужним виходом у волокні, легованому ербієм. Оптичний сигнал реалізує пряме посилення світла.
Звичайно, це також має певні вимоги до робочої довжини хвилі джерела світла накачки. На наведеному вище малюнку показано спектр поглинання іонів ербію, з якого видно, що існують смуги поглинання на довжинах хвиль 650 нм, 800 нм, 980 нм і 1480 нм, і їх можна використовувати в цих діапазонах частот. Вона розглядається як робоча довжина хвилі джерела світла насоса EDFA. Однак, після порівняння таких факторів, як ефективність, напівпровідникові лазери 980 нм і 1480 нм є більш придатними як джерела світла для накачування дляEDFA. Порівняно з 1480 нм, 980 нм має високий коефіцієнт підсилення та низький рівень шуму, і на даний момент є бажаною довжиною хвилі накачування для волоконних підсилювачів. Існує багато типів методів накачування, які використовуються в EDFA. В основному вказується, чи вводиться енергія, що виходить від джерела світла накачки, у леговане ербієм волокно в тому ж напрямку, що й енергія вхідного оптичного сигналу. Його можна розділити на накачування вперед і накачування назад. спосіб і двосторонній насосний спосіб.
Метод двонаправленого накачування має переваги прямого та зворотного накачування, тому цей метод може не тільки зробити світло накачування рівномірно розподіленим у оптичному волокні, але також з точки зору вихідної потужності, вихідна потужність одиночного накачування становить 14 дБм, і вихідна потужність двонаправленого накачування становить 14 дБм. Насос може досягати l 7dBm. Крім того, двонаправлене накачування має найкращу ефективність підсилення, а однонаправлене накачування має найменший шум.
2. Застосування EDFA в системі DWDM
2.1. Як попередній підсилювач використовується EDFA
На приймальному кінці мультиплексування з поділом по довжині хвилі, щоб компенсувати внесені втрати демультиплексора та зниження чутливості приймача через збільшення швидкості, малошумний оптичний попередній підсилювач повинен бути налаштований перед демультиплексором. На приймальному кінці EDFA використовується як попередній підсилювач для PIN та APD. Коли швидкість каналу досягає 2,5 Гбіт/с, порівняно з відсутністю оптичного попереднього підсилювача, чутливість приймача може бути збільшена приблизно в 10 разів.
2.2. EDFA використовується як додатковий підсилювач
EDFA використовується як додатковий підсилювач, який має такі переваги, як велика вихідна потужність, стабільний вихід, низький рівень шуму, широка смуга частот посилення та легкий контроль. Він розміщується на оптичному передавачі для безпосереднього посилення сигналу оптичного передавача. Підсилювачі потужності можна використовувати окремо або в комбінації. Після посилення за допомогою EDFA вихідна потужність передаючого кінця може бути збільшена приблизно на порядок, що значно покращує потужність, що надходить у волокно.
2.3. Як лінійний підсилювач використовується EDFA
В оптичних системах зв'язку дисперсія і втрати обмежують відстань і пропускну здатність зв'язку. Щоб зменшити вплив дисперсії, можна виконати компенсацію дисперсії. Після додавання волокна, що компенсує дисперсію, внесене загасання значно збільшується, тому введене загасання необхідно компенсувати за допомогою оптичного підсилювача. ВикористанняEDFAяк лінійний підсилювач може значно збільшити відстань регенерації, а також може замінити дорогі оптичні повторювачі.
3. Висновок
DWDM - це спеціальний метод мультиплексування в оптоволоконній системі зв'язку. Цей метод може повною мірою використовувати широку область оптичного волокна з низькими втратами та може легко подвоїти збільшення без зміни існуючих встановлених волоконно-оптичних ліній зв’язку. Ємність волоконно-оптичних систем зв'язку. Зараз EDFA та DWDM стали основними напрямками розробки високошвидкісних волоконно-оптичних мереж зв’язку, представляючи нове покоління технології оптоволоконного зв’язку.
