DWDM je tehnologija prijenosa u komunikaciji optičkim vlaknima. Koristi jedno optičko vlakno za prijenos više signala optičkih nosača različitih valnih duljina u isto vrijeme, a raspon valnih duljina koje koristi optičko vlakno dijeli na nekoliko kanala. Kanal prenosi optičke signale. Stoga je DWDM uvelike poboljšao kapacitet prijenosa optičkog komunikacijskog sustava. Pojava vlaknastog pojačala dopiranog erbijem (EDFA) omogućuje dalji prijenos DWDM optičkog signala.
1. Uvod u princip EDFA
Erbij (Er) je element rijetke zemlje. Prilikom izrade optičkog vlakna, dodaje se određeni udio elementa erbija kako bi se formiralo optičko vlakno dopirano erbijem, koje ima učinak pojačanja. Erbijevi ioni imaju tri razine radne energije: E1, E2 i E3. Među njima, E1 ima najnižu razinu energije i naziva se osnovnim stanjem; E2 je metastabilno stanje; E3 ima najvišu razinu energije i postaje pobuđeno stanje. U slučaju da nije pobuđen nikakvim svjetlom, nalazi se na najnižoj energetskoj razini E1. Kada se laser izvora svjetlosti koji pumpa koristi za kontinuirano pobuđivanje vlakna dopiranog erbijem, čestice u osnovnom stanju će skočiti na višu razinu energije kada dobiju energiju. Ako prijeđe iz E1 u E3, budući da je čestica nestabilna na energetskoj razini E3, brzo će prijeći na metastabilnu energetsku razinu bez zračenja, a život čestice na ovoj energetskoj razini je relativno dug, zbog pumpe izvor svjetlosti Uz kontinuiranu pobudu, broj čestica na energetskoj razini E2 nastavit će rasti, dok će se broj čestica na energetskoj razini E1 smanjivati. Kada je energija fotona ulaznog optičkog signala točno jednaka razlici energetskih razina između E2 i E1, čestice u metastabilnom stanju It prijeći će u osnovno stanje u obliku stimuliranog zračenja i zračiti iste fotone kao fotoni u ulaznom optičkom signalu, čime se znatno povećava broj fotona, čineći svjetlo ulaznog signala snažnim izlazom u vlaknu dopiranom erbijem. Optički signal ostvaruje izravno pojačanje svjetla.
Naravno, ovo također ima određene zahtjeve za radnu valnu duljinu izvora svjetla pumpe. Gornja slika prikazuje apsorpcijski spektar erbijevih iona, iz kojeg je vidljivo da postoje apsorpcijski pojasevi na valnim duljinama od 650nm, 800nm, 980nm i 1480nm, te se mogu koristiti u tim frekvencijskim pojasevima. Smatra se radnom valnom duljinom izvora svjetlosti EDFA pumpe. Međutim, nakon usporedbe faktora kao što je učinkovitost, poluvodički laseri od 980 nm i 1480 nm prikladniji su kao izvori svjetla za pumpanje zaEDFA. U usporedbi s 1480 nm, 980 nm ima visoko pojačanje i nizak šum te je trenutno poželjna valna duljina pumpanja za optička pojačala. Postoje mnoge vrste metoda pumpanja koje se koriste u EDFA. Uglavnom se navodi hoće li se izlazna energija iz izvora svjetla pumpe ubrizgati u vlakno dopirano erbijem u istom smjeru kao energija ulaznog optičkog signala. Može se podijeliti na pumpanje naprijed i pumpanje unatrag. način, i dvosmjerni način pumpanja.
Metoda dvosmjernog pumpanja ima prednosti pumpanja naprijed i pumpanja unatrag, tako da ova metoda ne samo da može učiniti svjetlost pumpe ravnomjerno raspoređenom u optičkom vlaknu, već i iz perspektive izlazne snage, izlazna snaga pojedinačnog pumpanja je 14dBm, a izlazna snaga dvosmjernog pumpanja je 14dBm. Crpka može doseći l 7dBm. Štoviše, dvosmjerno pumpanje ima najbolju učinkovitost pojačanja, a istosmjerno pumpanje ima najmanji šum.
2. Primjena EDFA u DWDM sustavu
2.1. EDFA se koristi kao pretpojačalo
Na prijemnom kraju multipleksiranja po valnim duljinama, kako bi se kompenzirao gubitak umetanja demultipleksera i smanjenje osjetljivosti prijamnika zbog povećanja brzine, niskošumno optičko pretpojačalo mora biti konfigurirano prije demultipleksera. Na prijemnom kraju, EDFA se koristi kao pretpojačalo za PIN i APD. Kada je brzina kanala čak 2,5 Gbit/s, u usporedbi bez optičkog pretpojačala, osjetljivost prijemnika može se povećati za oko 10 puta.
2.2. EDFA se koristi kao booster pojačalo
EDFA se koristi kao pomoćno pojačalo, koje ima prednosti velike izlazne snage, stabilnog izlaza, niskog šuma, širokog frekvencijskog pojasa pojačanja i jednostavnog praćenja. Postavlja se na optički odašiljač kako bi izravno pojačao signal optičkog odašiljača. Pojačala snage mogu se koristiti samostalno ili u kombinaciji. Nakon pojačanja pomoću EDFA, izlazna snaga odašiljačkog kraja može se povećati za otprilike jedan red veličine, što uvelike poboljšava snagu koja ulazi u vlakno.
2.3. EDFA se koristi kao linijski pojačalo
U optičkim komunikacijskim sustavima, disperzija i gubitak ograničavaju udaljenost i kapacitet komunikacije. Kako bi se smanjio utjecaj disperzije, može se provesti kompenzacija disperzije. Nakon dodavanja vlakna za kompenzaciju disperzije, insercijsko prigušenje se značajno povećava, pa se insercijsko prigušenje mora kompenzirati optičkim pojačalom. KorištenjeEDFAkao linijski pojačalo može znatno povećati udaljenost regeneracije, a može i zamijeniti skupe optičke repetitore.
3. Zaključak
DWDM je posebna metoda multipleksiranja u komunikacijskom sustavu s optičkim vlaknima. Ovom se metodom može u potpunosti iskoristiti široko područje optičkih vlakana s niskim gubicima i može se lako udvostručiti povećanje bez mijenjanja postojećih instaliranih komunikacijskih linija optičkih vlakana. Kapacitet svjetlovodnih komunikacijskih sustava. Sada su EDFA i DWDM postali glavni tok razvoja komunikacijske mreže s optičkim vlaknima velike brzine, predstavljajući novu generaciju komunikacijske tehnologije s optičkim vlaknima.
