Το DWDM είναι μια τεχνολογία μετάδοσης στην επικοινωνία οπτικών ινών. Χρησιμοποιεί μία οπτική ίνα για τη μετάδοση πολλαπλών σημάτων οπτικού φορέα διαφορετικών μηκών κύματος ταυτόχρονα και διαιρεί το εύρος μήκους κύματος που χρησιμοποιείται από την οπτική ίνα σε πολλά κανάλια. Το κανάλι μεταδίδει οπτικά σήματα. Επομένως, το DWDM έχει βελτιώσει σημαντικά την ικανότητα μετάδοσης του συστήματος οπτικής επικοινωνίας. Η εμφάνιση ενισχυτή ινών με πρόσμειξη ερβίου (EDFA) κάνει τη μετάδοση οπτικού σήματος DWDM μακρύτερα.
1. Εισαγωγή στην αρχή της EDFA
Το έρβιο (Er) είναι στοιχείο σπανίων γαιών. Κατά την κατασκευή μιας οπτικής ίνας, μια ορισμένη αναλογία στοιχείου ερβίου προστίθεται για να σχηματιστεί μια οπτική ίνα με πρόσμειξη ερβίου, η οποία έχει ως αποτέλεσμα την ενίσχυση. Τα ιόντα ερβίου έχουν τρία ενεργειακά επίπεδα λειτουργίας: Ε1, Ε2 και Ε3. Μεταξύ αυτών, το E1 έχει το χαμηλότερο ενεργειακό επίπεδο και ονομάζεται θεμελιώδης κατάσταση. Το Ε2 είναι η μετασταθερή κατάσταση. Το E3 έχει το υψηλότερο επίπεδο ενέργειας και γίνεται η κατάσταση διεγερμένης. Σε περίπτωση που δεν διεγείρεται από κανένα φως, είναι στο χαμηλότερο ενεργειακό επίπεδο Ε1. Όταν το λέιζερ της πηγής φωτός άντλησης χρησιμοποιείται για να διεγείρει συνεχώς την ίνα με πρόσμειξη ερβίου, τα σωματίδια στη βασική κατάσταση θα πηδήσουν σε υψηλότερο επίπεδο ενέργειας όταν αποκτήσουν ενέργεια. Εάν μεταβεί από το E1 στο E3, καθώς το σωματίδιο είναι ασταθές στο ενεργειακό επίπεδο του E3, θα μεταβεί γρήγορα στο μετασταθερό επίπεδο ενέργειας χωρίς ακτινοβολία και η διάρκεια ζωής του σωματιδίου σε αυτό το ενεργειακό επίπεδο είναι σχετικά μεγάλη, λόγω της αντλίας πηγή φωτός Με συνεχή διέγερση, ο αριθμός των σωματιδίων στο ενεργειακό επίπεδο Ε2 θα συνεχίσει να αυξάνεται, ενώ ο αριθμός των σωματιδίων στο ενεργειακό επίπεδο Ε1 θα μειωθεί. Όταν η ενέργεια φωτονίων του οπτικού σήματος εισόδου είναι ακριβώς ίση με τη διαφορά στάθμης ενέργειας μεταξύ Ε2 και Ε1, τα σωματίδια στη μετασταθερή κατάσταση θα μεταβούν στη θεμελιώδη κατάσταση με τη μορφή διεγερμένης ακτινοβολίας και θα εκπέμπουν τα ίδια φωτόνια με τα φωτόνια στο οπτικό σήμα εισόδου, αυξάνοντας έτσι σημαντικά τον αριθμό των φωτονίων, κάνοντας το φως του σήματος εισόδου να γίνει ισχυρή έξοδος στην ίνα με πρόσμειξη έρβιου. Το οπτικό σήμα πραγματοποιεί την άμεση ενίσχυση του φωτός.
Φυσικά, αυτό έχει επίσης ορισμένες απαιτήσεις σχετικά με το μήκος κύματος λειτουργίας της πηγής φωτός της αντλίας. Το παραπάνω σχήμα δείχνει το φάσμα απορρόφησης των ιόντων ερβίου, από το οποίο μπορεί να φανεί ότι υπάρχουν ζώνες απορρόφησης σε μήκη κύματος 650nm, 800nm, 980nm και 1480nm και μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε αυτές τις ζώνες συχνοτήτων. Θεωρείται ως το μήκος κύματος λειτουργίας της πηγής φωτός της αντλίας EDFA. Ωστόσο, μετά από σύγκριση παραγόντων όπως η απόδοση, τα λέιζερ ημιαγωγών 980nm και 1480nm είναι πιο κατάλληλα ως πηγές φωτός άντλησης γιαEDFA. Σε σύγκριση με τα 1480 nm, τα 980 nm έχουν υψηλό κέρδος και χαμηλό θόρυβο και είναι επί του παρόντος το προτιμώμενο μήκος κύματος άντλησης για ενισχυτές ινών. Υπάρχουν πολλοί τύποι μεθόδων άντλησης που χρησιμοποιούνται στο EDFA. Ονομάζεται κυρίως εάν η ενέργεια εξόδου από την πηγή φωτός της αντλίας εγχέεται στην ίνα με πρόσμιξη ερβίου στην ίδια κατεύθυνση με την ενέργεια του οπτικού σήματος εισόδου. Μπορεί να χωριστεί σε άντληση προς τα εμπρός και σε άντληση προς τα πίσω. τρόπο, και αμφίδρομος τρόπος άντλησης.
Η μέθοδος αμφίδρομης άντλησης έχει τα πλεονεκτήματα της μπροστινής άντλησης και της αντίστροφης άντλησης, επομένως αυτή η μέθοδος μπορεί όχι μόνο να κάνει το φως της αντλίας ομοιόμορφα κατανεμημένο στην οπτική ίνα, αλλά και από την άποψη της ισχύος εξόδου, η ισχύς εξόδου της απλής άντλησης είναι 14dBm και η ισχύς εξόδου της αμφίδρομης άντλησης είναι 14dBm. Η αντλία μπορεί να φτάσει τα l 7dBm. Επιπλέον, η αμφίδρομη άντληση έχει την καλύτερη απόδοση ενίσχυσης και η ομοκατευθυντική άντληση έχει τον χαμηλότερο θόρυβο.
2. Εφαρμογή του EDFA στο σύστημα DWDM
2.1. Το EDFA χρησιμοποιείται ως προενισχυτής
Στο άκρο λήψης της πολυπλεξίας διαίρεσης μήκους κύματος, για να αντισταθμιστεί η απώλεια εισαγωγής του αποπολυπλέκτη και η μείωση της ευαισθησίας του δέκτη λόγω της αύξησης του ρυθμού, πρέπει να διαμορφωθεί ένας οπτικός προενισχυτής χαμηλού θορύβου πριν από τον αποπολυπλέκτη. Στο άκρο λήψης, το EDFA χρησιμοποιείται ως προενισχυτής για PIN και APD. Όταν ο ρυθμός καναλιού είναι τόσο υψηλός όσο 2,5 Gbit/s, σε σύγκριση με κανέναν οπτικό προενισχυτή, η ευαισθησία του δέκτη μπορεί να αυξηθεί κατά περίπου 10 φορές.
2.2. Το EDFA χρησιμοποιείται ως ενισχυτής ενισχυτής
Ο EDFA χρησιμοποιείται ως ενισχυτής ενισχυτής, ο οποίος έχει τα πλεονεκτήματα της μεγάλης ισχύος εξόδου, της σταθερής εξόδου, του χαμηλού θορύβου, της ευρείας ζώνης συχνοτήτων κέρδους και της εύκολης παρακολούθησης. Τοποθετείται στον οπτικό πομπό για άμεση ενίσχυση του σήματος του οπτικού πομπού. Οι ενισχυτές ισχύος μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνοι τους ή σε συνδυασμό. Αφού ενισχυθεί από το EDFA, η ισχύς εξόδου του άκρου αποστολής μπορεί να αυξηθεί κατά περίπου μια τάξη μεγέθους, γεγονός που βελτιώνει σημαντικά την ισχύ που εισέρχεται στην ίνα.
2.3. Το EDFA χρησιμοποιείται ως ενισχυτής γραμμής
Στα οπτικά συστήματα επικοινωνίας, η διασπορά και η απώλεια περιορίζουν την απόσταση και την ικανότητα επικοινωνίας. Προκειμένου να μειωθεί η επίδραση της διασποράς, μπορεί να πραγματοποιηθεί αντιστάθμιση διασποράς. Μετά την προσθήκη της ίνας αντιστάθμισης διασποράς, η εξασθένηση εισαγωγής αυξάνεται σημαντικά, επομένως η εξασθένηση εισαγωγής πρέπει να αντισταθμίζεται με έναν οπτικό ενισχυτή. ΧρησιμοποιώνταςEDFAως ενισχυτής γραμμής μπορεί να αυξήσει σημαντικά την απόσταση αναγέννησης και μπορεί επίσης να αντικαταστήσει ακριβούς οπτικούς επαναλήπτες.
3. Συμπέρασμα
Το DWDM είναι μια ειδική μέθοδος πολυπλεξίας στο σύστημα επικοινωνίας οπτικών ινών. Αυτή η μέθοδος μπορεί να αξιοποιήσει πλήρως την ευρεία περιοχή χαμηλών απωλειών της οπτικής ίνας και μπορεί εύκολα να διπλασιάσει την αύξηση χωρίς να αλλάξει τις υπάρχουσες εγκατεστημένες γραμμές επικοινωνίας οπτικών ινών. Η χωρητικότητα των συστημάτων επικοινωνίας οπτικών ινών. Τώρα το EDFA και το DWDM έχουν γίνει το κύριο ρεύμα ανάπτυξης δικτύου επικοινωνίας οπτικών ινών υψηλής ταχύτητας, αντιπροσωπεύοντας μια νέα γενιά τεχνολογίας επικοινωνίας οπτικών ινών.
