1550nm EDFA Fiber Amplifier: Key Technology and Future Development of Optical Communication Network

I moderne optiske kommunikasjonssystemer, for å overvinne dempningsproblemet med optiske signaler i langdistanseoverføring, har bruken av optiske forsterkere blitt mainstream-teknologien. Blant dem er 1550nm EDFA (Erbium-dopet fiberforsterker) den vanligste og mye brukte. Siden bølgelengden fra 1550nm er i lavtapsvinduet med optisk fiberkommunikasjon, kan EDFA-teknologi øke signaloverføringsavstanden og bli en nøkkelenhet i optiske kommunikasjonsnettverk.
EDFA er en optisk forsterker basert på erbium-dopet fiber (EDF). Dets kjernearbeidsprinsipp er å begeistre erbiumdopede ioner gjennom pumpelasere for å forsterke de optiske inngangsoptiske signaler innenfor 1550nm bølgelengdeområdet. Den spesifikke prosessen er som følger:
Pumpeeksitasjon: EDFA bruker vanligvis en 980nm eller 1480nm pumpelaser for å gi energi.
Overgang på energinivå: Pumpelys begeistrer erbium-dopede ioner, noe som får dem til å gå over fra grunntilstanden til et høyt energinivå og forblir i en begeistret tilstand.
Stimulert strålingsforsterkning: Når inngangen 1550nm signallys passerer gjennom den erbiumdopede fiberen, vil de eksiterte erbiumdopede ionene avgi fotoner ved stimulert stråling, og dermed forbedre intensiteten til signallyset og oppnå optisk signalforsterkning.
Denne optiske amplifiseringsmekanismen til EDFA krever ikke at signalet skal konverteres til et elektrisk signal, så det har fordelene med høy forsterkning, lav støy og bredbåndsforsterkning, og er veldig egnet for optiske kommunikasjonssystemer med stor kapasitet.
Høy gevinst og høy mettet effekt effekt
EDFA gir høy gevinst i 1550nm bølgelengdeområdet (vanligvis opp til 20-40dB), noe som effektivt kan kompensere for tapet i langdistanse optisk fiberoverføring.
Utgangskraften kan vanligvis nå 10dBm til 30dBm, som er egnet for en rekke optiske nettverksapplikasjoner.
Lav støyfigur (NF)
På grunn av de stimulerte utslippskarakteristikkene til erbiumdopede ioner, har EDFA et lite støytall (typisk verdi er omtrent 4,5-6dB), noe som hjelper til med å opprettholde kvaliteten på optiske signaler.
Bredbåndsforsterkning
Gevinstbåndbredden av 1550nm EDFA optisk forsterker kan vanligvis dekke 1530NM-1565NM (C-bånd) eller 1570NM-1605NM (L BAND), som er egnet for WDM (bølgelengde-divisjonsmultiplexing) -system for å oppnå samtidig amplifisering av multi-bølgelengdesignaler.
All-optisk forsterkning, ingen fotoelektrisk konvertering kreves
EDFA kan direkte forsterke optiske signaler uten å konvertere dem til elektriske signaler og ombygge dem, redusere systemkompleksiteten og strømforbruket og forbedre overføringseffektiviteten.

Høy pålitelighet og lave vedlikeholdskostnader
Siden EDFA bruker optisk fiber som forsterkningsmedium og ikke har noen komplekse elektroniske amplifiseringskomponenter inne, har den en lang levetid og høy stabilitet og er mye brukt i langdistanse optiske fiber kommunikasjonssystemer.
1. Langdistanse optisk fiberkommunikasjon
I optiske fiber kommunikasjonssystemer vil signaler dempe på grunn av tap av optisk fiber under overføring. EDFA kan brukes som en reléforsterker i fiberstamlinjen, slik at signalet kan overføres hundrevis eller til og med tusenvis av kilometer uten tap, og er mye brukt i:
Ryggradsnettverk
Metropolitan Area Network (MAN) og Wide Area Network (WAN)
Ubåt kabelkommunikasjonssystem
2. DWDM (tett bølgelengde Division Multiplexing) System
DWDM (tett bølgelengde Division Multiplexing) -teknologi gjør at flere bølgelengdesignaler kan overføres i den samme optiske fiberen, noe som forbedrer brukshastigheten til optisk fiber. EDFA kan samtidig forsterke flere bølgelengdesignaler i C -båndet eller L -båndet, og er kjerneanordningen i DWDM -systemet.
3. CATV (kabel -TV) fiberoverføring
I Fiber-to-the-Home (FTTH) og kabel-TV (CATV) nettverk, 1550nm EDFA brukes til signalfordelingsforsterkning for å støtte flere brukerterminaler for å motta video-, lyd- og datasignaler av høy kvalitet.
4. Lidar og fiberoptisk sensing
EDFA brukes også i lidar- og fiberoptiske sensor-systemer for å gi kraftige optiske amplifiseringsfunksjoner for langdistansedeteksjon og måling med høy presisjon.
Med den kontinuerlige utviklingen av optisk kommunikasjonsteknologi utvikler 1550nm EDFA mot høyere ytelse, lavere strømforbruk og mer intelligent retning:
Mer effektiv pumpingsteknologi
Bruk høyere effekt 980nm pumpelaser for å forbedre amplifiseringseffektiviteten og redusere strømforbruket.
Kombinert med avansert pumpestyringsalgoritme kan mer presis kraftkontroll oppnås.
Bredbåndsforsterkningsevne
I fremtiden vil EDFA utvide gevinstbåndbredden ytterligere for å støtte større kapasitet DWDM -systemer og forbedre gjennomstrømningen av optisk fiberkommunikasjon.
Integrasjon og miniatyrisering
Ved å kombinere med optoelektronisk integrert chip (PIC), utvikles mer kompakt og mer integrert EDFA for å imøtekomme behovene til datasentre og neste generasjons optiske nettverk.
Intelligent styring og fjernovervåking
Vedta AI og intelligent overvåkingssystem for å realisere sanntids kraftregulering og feildiagnose, og forbedre nettverksdriftseffektiviteten.
Som kjerneutstyr i optisk kommunikasjonssystem, spiller 1550nm EDFA-fiberforsterker en viktig rolle i langdistanse optisk fiberkommunikasjon, DWDM-system, CATV-nettverk og optisk fiberfølelse med sin høye forsterkning, lave støy og bredbåndsforsterkningsegenskaper. Når etterspørselen etter optisk kommunikasjon fortsetter å vokse, utvikler EDFA -teknologien seg også. I fremtiden vil det utvikle seg i retning av større effektivitet, intelligens og integrasjon, og gi sterk støtte for utvikling av globale optiske nettverk.