DWDM е технология за предаване в комуникация с оптични влакна. Той използва едно оптично влакно за предаване на множество оптични носещи сигнали с различни дължини на вълната едновременно и разделя обхвата на дължината на вълната, използван от оптичното влакно, на няколко канала. Каналът предава оптични сигнали. Следователно DWDM значително подобри капацитета за предаване на оптичната комуникационна система. Появата на усилвател с влакна, легирани с ербий (EDFA) прави предаването на DWDM оптичен сигнал по-далеч.
1. Въведение в принципа на EDFA
Ербий (Er) е рядкоземен елемент. При производството на оптично влакно се добавя определена част от ербиевия елемент, за да се образува легирано с ербий оптично влакно, което има ефект на усилване. Ербиевите йони имат три работни енергийни нива: E1, E2 и E3. Сред тях E1 има най-ниското енергийно ниво и се нарича основно състояние; E2 е метастабилното състояние; E3 има най-високото енергийно ниво и се превръща във възбудено състояние. В случай, че не се възбужда от никаква светлина, той е на най-ниското енергийно ниво E1. Когато лазерът на изпомпващия светлинен източник се използва за непрекъснато възбуждане на легираното с ербий влакно, частиците в основно състояние ще скочат на по-високо енергийно ниво, когато получат енергия. Ако премине от E1 към E3, тъй като частицата е нестабилна на енергийното ниво на E3, тя бързо ще премине към метастабилното енергийно ниво без радиация и животът на частицата на това енергийно ниво е относително дълъг, поради помпата източник на светлина При непрекъснато възбуждане броят на частиците на енергийно ниво E2 ще продължи да нараства, докато броят на частиците на енергийно ниво E1 ще намалява. Когато фотонната енергия на входния оптичен сигнал е точно равна на разликата в енергийните нива между E2 и E1, частиците в метастабилно състояние ще преминат в основно състояние под формата на стимулирано лъчение и ще излъчват същите фотони като фотоните във входния оптичен сигнал, като по този начин значително увеличава броя на фотоните, което прави светлината на входния сигнал да се превърне в силен изход във легираното с ербий влакно. Оптичният сигнал реализира директното усилване на светлината.
Разбира се, това също има определени изисквания към работната дължина на вълната на светлинния източник на помпата. Горната фигура показва абсорбционния спектър на ербиевите йони, от който може да се види, че има абсорбционни ленти при дължини на вълните 650nm, 800nm, 980nm и 1480nm и могат да се използват в тези честотни ленти. Счита се за работна дължина на вълната на светлинния източник на помпата EDFA. Въпреки това, след сравняване на фактори като ефективност, 980nm и 1480nm полупроводникови лазери са по-подходящи като изпомпващи източници на светлина заEDFA. В сравнение с 1480nm, 980nm има високо усилване и нисък шум и в момента е предпочитаната дължина на вълната на изпомпване за усилватели с влакна. Има много видове методи за изпомпване, използвани в EDFA. Основно се посочва дали изходната енергия от източника на светлина на помпата се инжектира в легираното с ербий влакно в същата посока като енергията на входния оптичен сигнал. Може да се раздели на изпомпване напред и изпомпване назад. начин и двупосочен начин на изпомпване.
Методът на двупосочно изпомпване има предимствата на изпомпване напред и обратно изпомпване, така че този метод може не само да направи светлината на помпата равномерно разпределена в оптичното влакно, но и от гледна точка на изходната мощност, изходната мощност на единично изпомпване е 14dBm, и изходната мощност на двупосочно изпомпване е 14dBm. Помпата може да достигне l 7dBm. Освен това двупосочното изпомпване има най-добра ефективност на усилване, а еднопосочното изпомпване има най-нисък шум.
2. Приложение на EDFA в DWDM система
2.1. EDFA се използва като предусилвател
В приемащия край на мултиплексирането с разделяне на дължината на вълната, за да се компенсира загубата на вмъкване на демултиплексора и намаляването на чувствителността на приемника поради увеличаването на скоростта, оптичен предусилвател с ниско ниво на шум трябва да бъде конфигуриран преди демултиплексора. В приемащия край EDFA се използва като предусилвател за PIN и APD. Когато скоростта на канала е толкова висока, колкото 2,5 Gbit/s, в сравнение с липсата на оптичен предусилвател, чувствителността на приемника може да се увеличи около 10 пъти.
2.2. EDFA се използва като бустер усилвател
EDFA се използва като бустер усилвател, който има предимствата на голяма изходна мощност, стабилен изход, нисък шум, широка честотна лента на усилване и лесно наблюдение. Поставя се на оптичния предавател, за да усилва директно сигнала на оптичния предавател. Усилвателите на мощност могат да се използват самостоятелно или в комбинация. След усилване от EDFA, изходната мощност на изпращащия край може да се увеличи с около порядък, което значително подобрява мощността, постъпваща във влакното.
2.3. EDFA се използва като линеен усилвател
В оптичните комуникационни системи дисперсията и загубата ограничават разстоянието и капацитета на комуникацията. За да се намали влиянието на дисперсията, може да се извърши компенсация на дисперсията. След добавяне на влакно за компенсиране на дисперсията, затихването на вмъкване се увеличава значително, така че затихването на вмъкване трябва да се компенсира с оптичен усилвател. ИзползвайкиEDFAкато линеен усилвател може значително да увеличи разстоянието за регенерация и може също да замени скъпите оптични повторители.
3. Заключение
DWDM е специален метод за мултиплексиране в комуникационната система с оптични влакна. Този метод може да използва напълно широката област с ниски загуби на оптичното влакно и може лесно да удвои увеличението, без да променя съществуващите инсталирани комуникационни линии за оптични влакна. Капацитетът на оптичните комуникационни системи. Сега EDFA и DWDM се превърнаха в основното течение на високоскоростната комуникационна мрежа с оптични влакна, представлявайки ново поколение комуникационна технология с оптични влакна.
