Оптический EDFA усилитель

Оптические усилители являются составными компонентами DWDM систем передачи, поддерживающими необходимые уровни передачи на всех участках по дистанции и на всех рабочих частотах со спектральными каналами.

Оптические усилители мощности отличаются конструкциями, принципом действия и характеристиками передачи сигналов.

Виды оптических усилителей и рабочие диапазоны

В C-Band диапазоне наибольшее распространение получили волоконные оптические усилители примесного типа, легирование эрбием – Er (EDFA). Помимо этого, существуют усилители, легированные тулием – Tm, теллуром – Tе и другими редкоземельными элементами.

Это обусловлено различным принципом увеличения оптической мощности сигналов, проходящих через среду усиления. Основными характеристиками оптических усилителей являются: полоса или диапазон частот (волн) усиления; коэффициент усиления и его равномерность; шумы, вносимые усилителем; поляризационная чувствительность; нелинейные искажения или перегрузка; показатели энергоэффективности; цена; массогабаритные показатели; температурная устойчивость и т. д.

Волоконно-оптические усилители EDFA получили наибольшее большое распространение в волоконно-оптических системах передачи . Это связано с рядом их неоспоримых достоинств:

Основу конструкции эрбиевого усилителя составляет оптическое волокно длиной от 10 м до 100 м с примесью редкоземельного материала Er.

Принцип работы усилителя EDFA, основан на эффекте возбуждения посредством внешней накачки атомов редкоземельного материала (ионы эрбия (Er 3+), помещенных в сердцевину обычного одномодового оптоволокна. Для накачки ионов используются излучения источник с длинами волн 1480 нм, 980 нм. Ионы эрбия возбуждаются за счет поглощения энергии волн генератора накачки. Они переходят с основного уровня на более высокие энергетические уровни, а затем без излучения в требуемом диапазоне снижаются (релаксируют) до метастабильного уровня. Одновременно на возбужденные атомы воздействует излучение сигнала, вызывающее стимулированное излучение на всей длине активного волокна.

Лазеры с волной накачки 980 нм обеспечивают наименьший шум усиления, а лазеры на волне 1480 нм позволяют получить больший коэффициент усиления при большей величине шума ASE. Исходя из этих фактов можно определить применение: на волне 980 нм накачка необходима в усилителях предварительных (Pre-amplifier) на входе приемников оптического излучения в системах с большим числом спектральных каналов; на волне 1480 нм накачка необходима для получения максимального усиления для получения максимальной мощности ввода в волоконную линию (Booster).

При организации спектральных каналов для оптических усилителей принято считать, что мощность лазера накачки теоретически равномерно распределяется между ними, поэтому, чем больше каналов в системе, тем мощнее должен быть лазер накачки или каскад накачки.

Ниже в качестве примера приведены характеристики EDFA для оптических сетей DWDM с числом спектральных каналов 40 (100 ГГц) в диапазоне волн 1528–1561 нм или 96 каналов (50ГГц) в диапазоне 1528–1568 нм

Шасси усилителя может быть подключено в систему управления через WEB интерфейс, а также протокол telnet. В усилителе могут фиксироваться аварийные сигналы на передней панели со светодиодами и быть переданы на систему мониторинга в виде SNMP-trap.

Дополнительно в конструкцию может быть установлен управляемый переменный оптический аттенюатор, который позволяет вносить затухание от 1,5 до 21,5 дБ.