DWDM to technologia transmisji w komunikacji światłowodowej. Wykorzystuje jedno włókno światłowodowe do przesyłania wielu optycznych sygnałów nośnych o różnych długościach fal w tym samym czasie i dzieli zakres długości fal wykorzystywanych przez światłowód na kilka kanałów. Kanał transmituje sygnały optyczne. Dlatego DWDM znacznie poprawiło przepustowość systemu komunikacji optycznej. Pojawienie się wzmacniacza światłowodowego domieszkowanego erbem (EDFA) sprawia, że transmisja sygnału optycznego DWDM jest dalej.
1. Wprowadzenie do zasady EDFA
Erb (Er) jest pierwiastkiem ziem rzadkich. Podczas wytwarzania światłowodu dodaje się pewną ilość pierwiastka erbowego, aby utworzyć włókno światłowodowe domieszkowane erbem, które ma efekt wzmocnienia. Jony erbu mają trzy poziomy energii roboczej: E1, E2 i E3. Wśród nich E1 ma najniższy poziom energii i jest nazywany stanem podstawowym; E2 to stan metastabilny; E3 ma najwyższy poziom energii i staje się stanem wzbudzonym. W przypadku braku wzbudzenia przez żadne światło, znajduje się ono na najniższym poziomie energetycznym E1. Kiedy laser pompującego źródła światła jest używany do ciągłego wzbudzania włókna domieszkowanego erbem, cząstki w stanie podstawowym przeskakują na wyższy poziom energii, gdy zyskują energię. Jeśli przejdzie z E1 do E3, ponieważ cząstka jest niestabilna na poziomie energetycznym E3, szybko przejdzie do metastabilnego poziomu energetycznego bez promieniowania, a czas życia cząstki na tym poziomie energetycznym jest stosunkowo długi, ze względu na pompę źródło światła Przy ciągłym wzbudzaniu liczba cząstek na poziomie energetycznym E2 będzie nadal wzrastać, podczas gdy liczba cząstek na poziomie energetycznym E1 będzie się zmniejszać. Kiedy energia fotonu wejściowego sygnału optycznego jest dokładnie równa różnicy poziomów energii między E2 i E1, cząstki w stanie metastabilnym przejdą do stanu podstawowego w postaci promieniowania wymuszonego i wypromieniują te same fotony co fotony w wejściowym sygnale optycznym, znacznie zwiększając w ten sposób liczbę fotonów, dzięki czemu światło sygnału wejściowego staje się silnym wyjściem w włóknie domieszkowanym erbem. Sygnał optyczny realizuje bezpośrednie wzmocnienie światła.
Oczywiście wiąże się to również z pewnymi wymaganiami dotyczącymi roboczej długości fali źródła światła pompy. Powyższy rysunek przedstawia widmo absorpcyjne jonów erbu, z którego widać, że istnieją pasma absorpcji o długościach fal 650nm, 800nm, 980nm i 1480nm, które mogą być używane w tych pasmach częstotliwości. Jest uważana za roboczą długość fali źródła światła pompy EDFA. Jednak po porównaniu czynników, takich jak wydajność, lasery półprzewodnikowe 980 nm i 1480 nm są bardziej odpowiednie jako pompujące źródła światła dlaEDFA. W porównaniu z 1480 nm, 980 nm ma wysokie wzmocnienie i niski poziom szumów i jest obecnie preferowaną długością fali pompowania dla wzmacniaczy światłowodowych. Istnieje wiele rodzajów metod pompowania stosowanych w EDFA. Nazywa się głównie to, czy energia wyjściowa ze źródła światła pompy jest wtryskiwana do włókna domieszkowanego erbem w tym samym kierunku, co wejściowa energia sygnału optycznego. Można go podzielić na pompowanie do przodu i pompowanie do tyłu. sposób i dwukierunkowy sposób pompowania.
Dwukierunkowa metoda pompowania ma zalety pompowania do przodu i pompowania do tyłu, więc ta metoda może nie tylko równomiernie rozprowadzić światło pompy w światłowodzie, ale także z punktu widzenia mocy wyjściowej, moc wyjściowa pojedynczego pompowania wynosi 14dBm, i moc wyjściowa pompowania dwukierunkowego wynosi 14dBm. Pompa może osiągnąć l 7dBm. Ponadto pompowanie dwukierunkowe ma najlepszą wydajność wzmocnienia, a pompowanie współkierunkowe ma najniższy poziom hałasu.
2. Zastosowanie EDFA w systemie DWDM
2.1. EDFA jest używany jako przedwzmacniacz
Po stronie odbiorczej zwielokrotniania z podziałem długości fali, aby skompensować straty wtrąceniowe demultipleksera i spadek czułości odbiornika z powodu wzrostu szybkości, przed demultiplekserem należy skonfigurować przedwzmacniacz optyczny o niskim poziomie szumów. Po stronie odbiorczej EDFA jest używany jako przedwzmacniacz dla kodów PIN i APD. Gdy szybkość kanału wynosi 2,5 Gbit/s, w porównaniu z brakiem przedwzmacniacza optycznego, czułość odbiornika można zwiększyć około 10-krotnie.
2.2. EDFA jest używany jako wzmacniacz wzmacniający
EDFA jest używany jako wzmacniacz wzmacniający, który ma zalety dużej mocy wyjściowej, stabilnej mocy wyjściowej, niskiego poziomu szumów, szerokiego pasma częstotliwości wzmocnienia i łatwego monitorowania. Jest on umieszczony na nadajniku optycznym w celu bezpośredniego wzmocnienia sygnału nadajnika optycznego. Wzmacniacze mocy mogą być używane samodzielnie lub w połączeniu. Po wzmocnieniu przez EDFA moc wyjściowa końca nadawczego może zostać zwiększona o rząd wielkości, co znacznie poprawia moc wchodzącą do światłowodu.
2.3. EDFA jest używany jako wzmacniacz liniowy
W systemach komunikacji optycznej dyspersja i straty ograniczają odległość i przepustowość komunikacji. W celu zmniejszenia wpływu dyspersji można przeprowadzić kompensację dyspersji. Po dodaniu światłowodu kompensującego dyspersję tłumienie wtrąceniowe znacznie wzrasta, więc tłumienie wtrąceniowe musi zostać skompensowane wzmacniaczem optycznym. Za pomocąEDFAjako wzmacniacz liniowy może znacznie zwiększyć zasięg regeneracji, a także może zastąpić drogie repeatery optyczne.
3. Wniosek
DWDM to specjalna metoda multipleksowania w systemie komunikacji światłowodowej. Ta metoda może w pełni wykorzystać szeroki obszar światłowodu o niskiej stratności i może łatwo podwoić wzrost bez zmiany istniejących zainstalowanych światłowodowych linii komunikacyjnych. Przepustowość światłowodowych systemów komunikacyjnych. Teraz EDFA i DWDM stały się głównym nurtem rozwoju szybkich światłowodowych sieci komunikacyjnych, reprezentując nową generację technologii komunikacji światłowodowej.
