DWDM — это технология передачи в оптоволоконной связи. Он использует одно оптическое волокно для одновременной передачи нескольких оптических несущих сигналов с разными длинами волн и делит диапазон длин волн, используемый оптическим волокном, на несколько каналов. Канал передает оптические сигналы. Таким образом, DWDM значительно улучшил пропускную способность системы оптической связи. Внешний вид волоконного усилителя, легированного эрбием (ЭДФА) делает передачу оптического сигнала DWDM дальше.
1. Введение в принцип EDFA
Эрбий (Er) — редкоземельный элемент. При изготовлении оптического волокна добавляется определенная доля эрбиевого элемента, чтобы сформировать оптическое волокно, легированное эрбием, которое имеет эффект усиления. Ионы эрбия имеют три рабочих уровня энергии: E1, E2 и E3. Среди них E1 имеет самый низкий энергетический уровень и называется основным состоянием; E2 — метастабильное состояние; E3 имеет самый высокий энергетический уровень и переходит в возбужденное состояние. В случае, если он не возбуждается никаким светом, он находится на самом низком энергетическом уровне E1. Когда лазер источника света накачки используется для непрерывного возбуждения волокна, легированного эрбием, частицы в основном состоянии перескакивают на более высокий энергетический уровень, когда они набирают энергию. При переходе с Е1 на Е3, поскольку частица нестабильна на уровне энергии Е3, она быстро перейдет на метастабильный уровень энергии без излучения, а время жизни частицы на этом уровне энергии относительно велико из-за накачки источник света. При непрерывном возбуждении число частиц на уровне энергии Е2 будет продолжать увеличиваться, а количество частиц на уровне энергии Е1 будет уменьшаться. Когда энергия фотона входного оптического сигнала точно равна разнице энергетических уровней между E2 и E1, частицы в метастабильном состоянии перейдут в основное состояние в виде вынужденного излучения и будут излучать те же фотоны, что и фотоны. во входном оптическом сигнале, тем самым значительно увеличивая количество фотонов, делая свет входного сигнала сильным выходом в легированном эрбием волокне. Оптический сигнал реализует прямое усиление света.
Конечно, это также налагает определенные требования на рабочую длину волны источника света накачки. На приведенном выше рисунке показан спектр поглощения ионов эрбия, из которого видно, что существуют полосы поглощения на длинах волн 650 нм, 800 нм, 980 нм и 1480 нм, и его можно использовать в этих частотных диапазонах. Она считается рабочей длиной волны источника света накачки EDFA. Однако после сравнения таких факторов, как эффективность, полупроводниковые лазеры с длиной волны 980 и 1480 нм больше подходят в качестве источников света накачки дляЭДФА. По сравнению с 1480 нм, 980 нм имеет высокий коэффициент усиления и низкий уровень шума, и в настоящее время является предпочтительной длиной волны накачки для волоконных усилителей. В EDFA используется много типов методов накачки. В основном это называется тем, вводится ли выходная энергия источника света накачки в волокно, легированное эрбием, в том же направлении, что и энергия входного оптического сигнала. Его можно разделить на прямое накачивание и обратное накачивание. путь, и двухсторонний способ накачки.
Метод двунаправленной накачки имеет преимущества прямой накачки и обратной накачки, поэтому этот метод может не только обеспечить равномерное распределение света накачки в оптическом волокне, но и с точки зрения выходной мощности, выходная мощность одиночной накачки составляет 14 дБм, и выходная мощность двунаправленной накачки составляет 14 дБм. Насос может достигать l 7dBm. Более того, двунаправленная накачка имеет наилучшую эффективность усиления, а сонаправленная накачка имеет самый низкий уровень шума.
2. Применение EDFA в системе DWDM
2.1. EDFA используется в качестве предусилителя
На приемном конце мультиплексирования с разделением по длине волны, чтобы компенсировать вносимые потери демультиплексора и снижение чувствительности приемника из-за увеличения скорости, перед демультиплексором необходимо настроить малошумящий оптический предусилитель. На принимающей стороне EDFA используется в качестве предварительного усилителя для PIN и APD. Когда скорость канала достигает 2,5 Гбит/с, по сравнению с отсутствием оптического предусилителя, чувствительность приемника может быть увеличена примерно в 10 раз.
2.2. EDFA используется в качестве бустера.
EDFA используется в качестве повышающего усилителя, который имеет преимущества большой выходной мощности, стабильного выхода, низкого уровня шума, широкого диапазона частот усиления и простоты мониторинга. Он размещается на оптическом передатчике для прямого усиления сигнала оптического передатчика. Усилители мощности могут использоваться отдельно или в комбинации. После усиления с помощью EDFA выходная мощность передающего конца может быть увеличена примерно на порядок, что значительно улучшает мощность, поступающую в волокно.
2.3. EDFA используется как линейный усилитель
В оптических системах связи дисперсия и потери ограничивают расстояние и пропускную способность связи. Чтобы уменьшить влияние дисперсии, можно выполнить компенсацию дисперсии. После добавления волокна с компенсацией дисперсии вносимое затухание значительно увеличивается, поэтому вносимое затухание необходимо компенсировать оптическим усилителем. С использованиемЭДФАв качестве линейного усилителя позволяет значительно увеличить дальность регенерации, а также может заменить дорогие оптические повторители.
3. Заключение
DWDM — это специальный метод мультиплексирования в системе оптоволоконной связи. Этот метод может в полной мере использовать широкую область оптического волокна с низкими потерями и может легко удвоить увеличение без изменения существующих установленных волоконно-оптических линий связи. Пропускная способность волоконно-оптических систем связи. Теперь EDFA и DWDM стали основным направлением развития высокоскоростных оптоволоконных сетей связи, представляя собой новое поколение технологии оптоволоконной связи.
