Komponen optik lanjutan - Amplifier Fibre-doped (EDFA)
Banyak aplikasi gentian optik, seperti sistem jarak jauh DWDM, memerlukan penguatan isyarat optik. Pada masa lalu, ini memerlukan menggunakan pengulang elektronik mahal di titik perantaraan setiap 100 km. Sistem DWDM jarak jauh moden kini menggunakan beberapa komponen optik lanjutan untuk menggantikan pelbagai repeater dengan satu peranti optik tunggal. Peranti optik yang dipanggil penguat optik , hanya satu lagi kaitan makmal, kini melihat kegunaan meluas dalam penggunaan bidang. Salah satu penguat optik yang paling biasa ialah Erbium-doped Amplifier Fiber (EDFA).
Para penyelidik telah membangunkan EDFA untuk menggantikan pelbagai pengulang elektronik dengan pengulang optik yang kurang, kos sistem keseluruhan mengurangkan dan kompleks. EDFA juga membenarkan peningkatan sistem mudah dengan menambah sumber tambahan kepada panjang gelombang yang berbeza dan menggabungkannya ke serat tunggal menggunakan multiplexer DWDM .
Serat yang digunakan dalam EDFA adalah doped dengan erbium, unsur nadir bumi yang mempunyai tahap tenaga yang sesuai dalam struktur atomnya untuk menguatkan cahaya pada 1550 nm. Laser 980 nm atau 1480 nm "pam" menyuntik tenaga ke serat erbium-doped. Apabila isyarat lemah pada 1550 nm memasuki serat, cahaya merangsang atom erbium untuk melepaskan tenaga tersimpan mereka sebagai tambahan 1550 nm cahaya. Proses ini berterusan apabila isyarat melepaskan serat, semakin kuat dan lebih kuat sehingga ia mencapai kawasan erbium-doped.
Angka di bawah ini menunjukkan EDFA dua tahap dengan pertengahan tahap acess, elemen penting dalam sistem optik prestasi tinggi yang sangat tinggi. Dalam kes ini, dua EDFA peringkat tunggal mudah dibungkus bersama-sama. Pengguna menerima output EDFA peringkat pertama dan input EDFA tahap kedua. Sistem ini sering memerlukan penggunaan berkala unsur-unsur tambahan, seperti Serat Pengompensenan-Pengimbang (DCF), untuk mengurangkan penyebaran keseluruhan. Kehilangan kemasukan yang tinggi sebanyak 10 dB atau lebih menjadikan DCF bermasalah. Meletakkan DCF di pusat akses pertengahan peringkat EDFA dua peringkat mengurangkan kesan berbahaya pada sistem. Pengguna masih menyedari keuntungan yang signifikan melalui EDFA, walaupun dengan tambahan sekeping kehilangan optik tinggi DCF.
Dalam angka itu, input optik pertama melewati pengasingan optik # 1, yang mana membolehkan onlu membenarkan cahaya lulus dari kiri ke kanan. Seterusnya cahaya menerusi WDM # 1. WDM # 1 menyediakan cara menyuntikkan panjang gelombang pam 980 nm ke dalam panjang serat erbium-doped pertama. WDM # 1 juga membenarkan gandingan isyarat input optik ke dalam serat erbium-doped dengan kehilangan optik yang minimum.
Tenaga 980 nm mengepam atom erbium ke dalam keadaan yang teruk dan teruja perlahan-lahan. Apabila cahaya dalam jalur 1550 nm bergerak melalui serat erbium-doped, yang biasanya berpuluh-puluh meter panjang, ia menyebabkan pelepasan radiasi yang dirangsang, seperti laser. Dengan cara ini, isyarat masukan optik 1550 nm mendapat kekuatan. Output serat erbium-doped kemudian menerangi isolator optik # 2, yang tersedia untuk pengguna. Biasanya, titik acess pertengahan menyambung kepada beberapa jenis peranti penyensuran penyebaran. Cahaya kemudian bergerak melalui isolator # 3 dan WDM # 2. Pasangan pasangan WDM # 2 tenaga 1480 nm dari laser pam kedua ke hujung yang lain panjang serat erbium-doped, meningkatkan keuntungan dan kuasa output. Akhirnya cahaya bergerak melalui isolator # 4.
EDFA mengelakkan komponen yang paling aktif kerana foton menguatkan isyarat. EDFA menyediakan kuasa keluaran yang tinggi, yang memerlukan kurang penguat dalam reka bentuk sistem yang diberikan. Penguat reka bentuk EDFA yang paling asas menyala di atas sebuah band yang agak sempit: 12 nm. Penambahan penapis penyamaan keuntungan dapat meningkatkan band ke lebih dari 25 nm. Serat doped eksotik yang lain meningkatkan jalur penguatan kepada 40 nm atau lebih. Selain itu, kemerdekaan kadar data dalam EDFA bermakna peningkatan sistem memerlukan hanya menukar pelancaran dan menerima terminal.
Prestasi dipercayai EDFA menjadikannya berguna dalam jarak jauh, sistem komunikasi fiber optik kadar data yang tinggi dan sistem penghantaran CATV. Dalam aplikasi CATV, EDFA meningkatkan isyarat sebelum dan selepas splitter optik untuk menguatkan isyarat perpecahan untuk transmisi beberapa gentian. Lihat butir-butir produk amplifier CATV di sini. Secara umum, empat aplikasi utama wujud untuk penguat optik: penguat kuasa / penggalak, penguat dalam talian, pra-penguat atau pampasan kerugian untuk rangkaian optik.
