1550nm EDFA Fiberforstærker: nøgleteknologi og fremtidig udvikling af optisk kommunikationsnetværk

I moderne optiske kommunikationssystemer for at overvinde dæmpningsproblemet med optiske signaler i langdistanceoverførsel er brugen af ​​optiske forstærkere blevet mainstream-teknologien. Blandt dem er 1550nm EDFA (Erbium-dopet fiberforstærker) den mest almindelige og vidt anvendte. Da bølgelængden i 1550nm er i vinduet med lavt tab af optisk fiberkommunikation, kan EDFA-teknologi i høj grad øge signaloverførselsafstanden og blive en nøgleindretning i optiske kommunikationsnetværk.
EDFA er en optisk forstærker baseret på erbium-dopet fiber (EDF). Dets centrale arbejdsprincip er at begejstre erbium-dopede ioner gennem pumpelasere for at forstærke de optiske indgangsoptiske signaler inden for 1550nm bølgelængdeområdet. Den specifikke proces er som følger:
Pumpe -excitation: EDFA bruger normalt en 980NM eller 1480NM pumpelaser til at give energi.
Energiniveauovergang: Pumpelys ophidser erbium-dopede ioner, hvilket får dem til at skifte fra jordtilstanden til et højt energiniveau og forbliver i en ophidset tilstand.
Stimuleret strålingsamplifikation: Når input 1550NM-signallyset passerer gennem den erbium-dopede fiber, vil de ophidsede erbium-dopede ioner udsende fotoner ved stimuleret stråling og derved forbedre intensiteten af ​​signallyset og opnå optisk signalforstærkning.
Denne optiske amplifikationsmekanisme for EDFA kræver ikke, at signalet omdannes til et elektrisk signal, så det har fordelene ved høj forstærkning, lav støj og bredbåndsforstærkning og er meget velegnet til optiske kommunikationssystemer med stor kapacitet.
Høj forstærkning og høj mættet udgangseffekt
EDFA tilvejebringer høj gevinst i området 1550nm bølgelængde (generelt op til 20-40dB), hvilket effektivt kan kompensere for tabet i langdistance-optisk fibertransmission.
Udgangseffekten kan normalt nå 10 dBm til 30dbm, hvilket er velegnet til en række optiske netværksapplikationer.
Lav støjfigur (NF)
På grund af de stimulerede emissionskarakteristika for erbium-dopede ioner har EDFA en lav støjfigur (typisk værdi er ca. 4,5-6dB), hvilket hjælper med at opretholde kvaliteten af ​​optiske signaler.
Bredbåndsforstærkning
Gain Båndbredden af 1550nm EDFA optisk forstærker Kan normalt dække 1530nm-1565nm (C-bånd) eller 1570NM-1605NM (L-bånd), som er velegnet til WDM (bølgelængde-multiplexing) -system for at opnå samtidig amplifikation af multi-bølgelængde-signaler.
Alloptisk forstærkning, ingen fotoelektrisk konvertering krævet
EDFA kan direkte forstærke optiske signaler uden at konvertere dem til elektriske signaler og ombygge dem, reducere systemkompleksitet og strømforbrug og forbedre transmissionseffektiviteten.

Høj pålidelighed og lave vedligeholdelsesomkostninger
Da EDFA bruger optisk fiber som forstærkningsmedium og ikke har nogen komplekse elektroniske amplifikationskomponenter indeni, har den en lang levetid og høj stabilitet og er vidt brugt i langdistance-optiske fiberkommunikationssystemer.
1. langdistance optisk fiberkommunikation
I optiske fiberkommunikationssystemer vil signaler dæmpe på grund af optisk fibertab under transmission. EDFA kan bruges som en relæforstærker i fiberstamlinjen, så signalet kan overføres hundreder eller endda tusinder af kilometer uden tab og er vidt brugt i:
Backbone Network
Metropolitan Area Network (MAN) og Wide Area Network (WAN)
Ubåd kabelsystem
2. DWDM (tæt bølgelængde Division Multiplexing) System)
DWDM (tæt bølgelængdedivisionsmultiplexing) Teknologi gør det muligt at overføres flere bølgelængdesignaler i den samme optiske fiber, hvilket forbedrer anvendelseshastigheden for optisk fiber. EDFA kan samtidig forstærke flere bølgelængdesignaler i C -båndet eller L -båndet og er kerneenheden i DWDM -systemet.
3. CATV (kabel -tv) fiberoverførsel
I fiber-til-hjemmet (FTTH) og kabel-tv (CATV) netværk bruges 1550nm EDFA til signalfordelingsforstærkning til understøttelse af flere brugerterminaler til at modtage video-, lyd- og datasignaler af høj kvalitet til at modtage video-, lyd- og datasignaler af høj kvalitet.
4. lidar og fiberoptisk sensing
EDFA bruges også i LIDAR- og fiberoptiske sensing-systemer til at tilvejebringe kraftfulde optiske amplifikationsfunktioner til langdistance-detektion og måling af høj præcision.
Med den kontinuerlige udvikling af optisk kommunikationsteknologi udvikler EDFA 1550nm mod højere ydeevne, lavere strømforbrug og mere intelligent retning:
Mere effektiv pumpeteknologi
Brug højere effekt 980nm pumpelaser for at forbedre amplifikationseffektiviteten og reducere strømforbruget.
Kombineret med avanceret pumpehåndteringsalgoritme kan der opnås mere præcis strømstyring.
Bredbåndsforstærkningsevne
I fremtiden vil EDFA yderligere udvide forstærkningsbåndbredden til at understøtte DWDM -systemer med større kapacitet og forbedre gennemstrømningen af ​​optisk fiberkommunikation.
Integration og miniaturisering
Ved at kombinere med Optoelectronic Integrated Chip (PIC) er mere kompakt og mere integreret EDFA udviklet til at imødekomme behovene i datacentre og næste generations optiske netværk.
Intelligent styring og fjernovervågning
Vedtage AI og intelligent overvågningssystem for at realisere realtidsstyring og fejldiagnose og forbedre netværksdriftseffektiviteten.
Som kerneudstyr i det optiske kommunikationssystem spiller 1550nm EDFA-fiberforstærker en vigtig rolle i langdistance-optisk fiberkommunikation, DWDM-system, CATV-netværk og optisk fiberfølelse med sin høje gevinst, lav støj og bredbåndsforstærkningskarakteristika. Efterhånden som efterspørgslen efter optisk kommunikation fortsætter med at vokse, udvikler EDFA -teknologi sig også. I fremtiden vil det udvikle sig i retning af større effektivitet, intelligens og integration, hvilket giver stærk støtte til udvikling af globale optiske netværk.