تقویت کننده فیبر EDFA 1550nm: فناوری کلیدی و توسعه آینده شبکه ارتباطات نوری

در سیستم های ارتباطی نوری مدرن ، به منظور غلبه بر مشکل میرایی سیگنال های نوری در انتقال مسافت طولانی ، استفاده از آمپلی فایرهای نوری به فناوری اصلی تبدیل شده است. در میان آنها ، EDFA 1550 نانومتر (تقویت کننده فیبر دوپ شده Erbium) رایج ترین و به طور گسترده ترین مورد است. از آنجا که طول موج 1550 نانومتر در پنجره کم از دست دادن ارتباطات فیبر نوری قرار دارد ، فناوری EDFA می تواند فاصله انتقال سیگنال را تا حد زیادی افزایش داده و به یک وسیله اصلی در شبکه های ارتباطی نوری تبدیل شود.
EDFA یک تقویت کننده نوری مبتنی بر فیبر دوپ شده Erbium (EDF) است. اصل اصلی کار آن ، تحریک یونهای دوپ شده Erbium از طریق لیزرهای پمپ برای تقویت سیگنال های نوری ورودی در محدوده طول موج 1550 نانومتری است. روند خاص به شرح زیر است:
تحریک پمپ: EDFA معمولاً برای تأمین انرژی از لیزر پمپ 980nm یا 1480nm استفاده می کند.
انتقال سطح انرژی: نور پمپ یون های Erbium-doped را هیجان زده می کند و باعث می شود آنها از حالت زمین به سطح انرژی بالایی منتقل شوند و در حالت هیجان زده باقی بمانند.
تقویت تابش تحریک شده: هنگامی که چراغ سیگنال ورودی 1550 نانومتر از فیبر دوپ Erbium عبور می کند ، یونهای Erbium-Doped هیجان زده با تابش تحریک شده فوتون ها را منتشر می کنند ، در نتیجه شدت نور سیگنال را افزایش داده و به تقویت سیگنال نوری می رسد.
این مکانیسم تقویت نوری EDFA نیازی به تبدیل سیگنال به یک سیگنال الکتریکی ندارد ، بنابراین مزایای افزایش زیاد ، سر و صدای کم و تقویت باند پهن را دارد و برای سیستم های ارتباطی نوری با ظرفیت بزرگ بسیار مناسب است.
افزایش زیاد و قدرت خروجی اشباع بالا
EDFA در دامنه طول موج 1550 نانومتر (به طور کلی تا 20-40dB) سود بالایی را فراهم می کند ، که می تواند به طور موثری از دست دادن در انتقال فیبر نوری مسافت طولانی جبران کند.
قدرت خروجی معمولاً می تواند به 10dbm تا 30dbm برسد ، که برای انواع برنامه های شبکه نوری مناسب است.
شکل نویز کم (NF)
با توجه به ویژگی های انتشار تحریک شده یون های Erbium-doped ، EDFA از شکل کمتری برخوردار است (مقدار معمولی در حدود 4.5-6dB است) ، که به حفظ کیفیت سیگنال های نوری کمک می کند.
تقویت پهنای باند
پهنای باند سود تقویت کننده نوری EDFA 1550nm معمولاً می تواند 1530nm-1565nm (باند C) یا 1570NM-1605NM (باند L) را پوشش دهد ، که برای سیستم WDM (تقسیم طول موج) برای دستیابی به تقویت همزمان سیگنال های طول موج مناسب است.
تقویت همه نوری ، بدون تبدیل فوتوالکتریک مورد نیاز است
EDFA می تواند به طور مستقیم سیگنال های نوری را بدون تبدیل آنها به سیگنال های الکتریکی و بازسازی آنها ، کاهش پیچیدگی سیستم و مصرف برق و بهبود راندمان انتقال تقویت کند.

قابلیت اطمینان بالا و هزینه کم نگهداری
از آنجا که EDFA از فیبر نوری به عنوان متوسط ​​افزایش استفاده می کند و هیچ مؤلفه تقویت الکترونیکی پیچیده ای در داخل آن ندارد ، دارای عمر طولانی و پایداری بالایی است و به طور گسترده در سیستم های ارتباطی فیبر نوری از راه دور استفاده می شود.
1. ارتباط فیبر نوری مسافت طولانی
در سیستم های ارتباطی فیبر نوری ، سیگنال ها به دلیل از بین رفتن فیبر نوری در هنگام انتقال ضعیف می شوند. EDFA را می توان به عنوان یک تقویت کننده رله در خط تنه فیبر استفاده کرد و اجازه می دهد سیگنال صدها یا حتی هزاران کیلومتر بدون از دست دادن منتقل شود و به طور گسترده ای در آن استفاده می شود:
شبکه ستون فقرات
شبکه منطقه متروپولیتن (MAN) و شبکه گسترده (WAN)
سیستم ارتباطی کابل زیر دریایی
2. سیستم DWDM (تقسیم طول موج متراکم)
فناوری DWDM (تقسیم طول موج متراکم) فناوری اجازه می دهد تا سیگنال های چند طول موج در همان فیبر نوری منتقل شوند و سرعت استفاده از فیبر نوری را بهبود بخشند. EDFA می تواند به طور همزمان سیگنال های طول موج را در باند C یا باند L تقویت کند و دستگاه اصلی در سیستم DWDM است.
3. انتقال فیبر CATV (تلویزیون کابلی)
در شبکه های فیبر به خانه (FTTH) و تلویزیون کابلی (CATV) ، EDFA 1550nm برای تقویت توزیع سیگنال برای پشتیبانی از چندین پایانه کاربر برای دریافت سیگنال های ویدئویی ، صوتی و داده با کیفیت بالا استفاده می شود.
4. سنجش لیدار و فیبر نوری
EDFA همچنین در سیستم های سنجش LIDAR و فیبر نوری استفاده می شود تا قابلیت های تقویت کننده نوری قدرتمند برای تشخیص مسافت طولانی و اندازه گیری با دقت بالا را فراهم کند.
با توسعه مداوم فناوری ارتباطات نوری ، EDFA 1550 نانومتری به سمت عملکرد بالاتر ، مصرف انرژی پایین تر و جهت گیری هوشمندانه تر در حال پیشرفت است:
فناوری پمپاژ کارآمدتر
برای بهبود راندمان تقویت و کاهش مصرف برق از لیزر پمپ با قدرت بالاتر 980nm استفاده کنید.
همراه با الگوریتم مدیریت پمپ پیشرفته ، می توان کنترل قدرت دقیق تری حاصل کرد.
قابلیت تقویت پهنای باند
در آینده ، EDFA پهنای باند افزایش را برای پشتیبانی از سیستم های DWDM با ظرفیت بزرگتر و بهبود توان ارتباط فیبر نوری گسترش خواهد داد.
ادغام و کوچک سازی
با ترکیب با تراشه یکپارچه نوری (PIC) ، EDFA جمع و جور تر و یکپارچه تر برای تأمین نیازهای مراکز داده و شبکه های نوری نسل بعدی تهیه شده است.
مدیریت هوشمند و نظارت از راه دور
اتخاذ هوش مصنوعی و سیستم نظارت هوشمند برای تحقق تنظیم برق در زمان واقعی و تشخیص گسل و بهبود کارآیی عملکرد شبکه.
به عنوان تجهیزات اصلی در سیستم ارتباطی نوری ، تقویت کننده فیبر EDFA 1550 نانومتر نقش مهمی در ارتباطات فیبر نوری با مسافت طولانی ، سیستم DWDM ، شبکه CATV و سنجش فیبر نوری با افزایش زیاد ، سر و صدای کم و ویژگی های تقویت باند پهن دارد. با افزایش تقاضا برای ارتباطات نوری ، فناوری EDFA نیز در حال تحول است. در آینده ، در جهت بهره وری ، اطلاعات و ادغام بیشتر توسعه خواهد یافت و پشتیبانی جدی برای توسعه شبکه های نوری جهانی ارائه می دهد .