EDFA WDM 8 x 19 dbm port

Оптические усилители (optical amplifier) – активные устройства, обеспечивающие увеличение мощности (амплитуды) оптического сигнала без оптоэлектронного преобразования. В современных волоконно-оптических линиях связи применяются три основных вида усилителей:

1. Усилители на основе оптического волокна легированного редкоземельными металлами (Doped Fibre Amplifier);
2. Полупроводниковые оптические усилители (Optical Semiconductors Amplifier);
3. Оптические усилители, использующие нелинейные явления в оптоволокне (Raman Amplifier).

Что такое оптические EDFA усилители

Оптический усилитель на основе волокна легированного эрбием (от англ. Erbium Doped Fibre Amplifier, сокращенно EDFA) – это активное оптическое устройство обеспечивающее увеличение оптической мощности (амплитуды) входящего в него одиночного или группового (без необходимости предварительного демультиплексирования) оптических сигналов, без оптоэлектронного преобразования. Оптические усилители EDFA являются базовыми компонентами протяжённых линий связи, таких как: системы спектрального уплотнения DWDM; сети передачи КТВ.

Принцип работы EDFA усилителей

Принцип действия усилителей на основе волокна, легированного эрбием схож с принципом действия твердотельных лазеров с объёмными активными элементами, он построен на эффекте вынужденного испускания излучения ионами редкоземельных металлов. В волокне, легированном ионами, при помощи оптической накачки на длине волны 980 нм или 1490 нм создается инверсия населённости ионов, которая запускает процесс вынужденного испускания излучения, за счет которого происходит усиление подаваемого вместе с накачкой полезного сигнала.

Оптический усилитель EDFA состоит из следующих компонентов:

1. Оптический сплавной делитель FBT с неравномерным коэффициентом деления оптического излучения;
2. WDM-фильтр для смешивания полезного сигнала с сигналом накачки;
3. Лазер накачки, генерирует сигнал накачки на длинах волн 980 нм или 1480 нм;
4. Эрбиевое волокно, специальное одномодовое оптическое волокно, легированное редкоземельным металлом Эрбием, в котором происходит передача энергии от сигнала накачки к полезному сигналу;
5. Оптический изолятор, который пропускает через себя только полезный сигнал, отсекая сигнал накачки;
6. Gain Flatting Filter (сокр. GFF), оптический фильтр используемый для выравнивания спектра усиления, зачастую используется в двухсекционных усилителях.

Следует заметить, что лазер накачки (на англ. Pump laser, сокращенно PUMP), может устанавливаться как по направлению распространения полезного сигнала – сонаправленная накачка, так и против него – противонаправленная накачка. В двухступенчатых усилителях используются оба типа накачки как сонаправленная, так и противонаправленная для получения преимуществ обоих типов.

Принцип современных однокаскадных оптических усилителей прост:

1. Полезный сигнал (далее ПС) подается на входной порт усилителя.
2. ПС делится на два направления. По направлению меньшей мощности (5%) сигнал поступает на встроенный фотоприемник, который дает команду управляющей плате включить лазер накачки.
3. По направлению большей мощности (95%) ПС поступает на оптический изолятор, который предотвращает подачу обратных отражений или паразитных сигналов во входной порт.
4. ПС, пройдя оптический изолятор, поступает в WDM-фильтр, в котором он смешивается с оптическим излучением накачки (далее ОИН).
5. После смешения в WDM-фильтре, сигналы поступают в эрбиевое волокно, в котором происходит передача энергии от ОИН в ПС.
6. После прохождения эрбиевого волокна, остатки ОИН и усиленный ПС поступают на выходной изолятор, который отсекает ОИН и пропускает только ПС.
7. ПС поступает на оптический делитель, по направлению большей мощности сигналы уходят в выходной порт.
8. По направлению меньшей мощности сигналы поступают на фотоприемник, который управляет мощностью лазера накачки. В случае если детектируемый сигнал ниже заданного значения, управляющая плата повышает подаваемый на лазер накачки ток, что в свою очередь повышает выходную мощность оптического излучения лазера; если же значение пришедшей мощности выше порогового, управляющая плата снижает выходную мощность лазера накачки.

Свечение волокон, легированных эрбием