DWDM je tehnologija prenosa v komunikaciji po optičnih vlaknih. Uporablja eno optično vlakno za prenos več optičnih nosilnih signalov različnih valovnih dolžin hkrati in razdeli obseg valovnih dolžin, ki ga uporablja optično vlakno, na več kanalov. Kanal oddaja optične signale. Zato je DWDM močno izboljšal prenosno zmogljivost optičnega komunikacijskega sistema. Videz ojačevalnika vlaken, dopiranih z erbijem (EDFA) omogoča daljši prenos optičnega signala DWDM.
1. Uvod v princip EDFA
Erbij (Er) je redkozemeljski element. Pri izdelavi optičnega vlakna dodamo določen delež erbijevega elementa, da nastane optično vlakno, dopirano z erbijem, ki ima učinek ojačanja. Erbijevi ioni imajo tri nivoje delovne energije: E1, E2 in E3. Med njimi ima E1 najnižjo energijsko raven in se imenuje osnovno stanje; E2 je metastabilno stanje; E3 ima najvišjo raven energije in postane vzbujeno stanje. V primeru, da ga ne vzbuja nobena svetloba, je na najnižji energijski ravni E1. Ko se laser črpalnega svetlobnega vira uporablja za neprekinjeno vzbujanje z erbijem dopiranega vlakna, bodo delci v osnovnem stanju skočili na višjo energijsko raven, ko bodo pridobili energijo. Če preide iz E1 v E3, ker je delec nestabilen na energijski ravni E3, bo hitro prešel na metastabilno energijsko raven brez sevanja, življenjska doba delca na tej energijski ravni pa je relativno dolga zaradi črpalke. svetlobni vir Pri neprekinjenem vzbujanju bo število delcev na energijskem nivoju E2 še naprej naraščalo, medtem ko se bo število delcev na energijskem nivoju E1 zmanjševalo. Ko je energija fotona vhodnega optičnega signala popolnoma enaka razliki ravni energije med E2 in E1, bodo delci v metastabilnem stanju prešli v osnovno stanje v obliki stimuliranega sevanja in sevali iste fotone kot fotoni v vhodnem optičnem signalu, s čimer se močno poveča število fotonov, zaradi česar svetloba vhodnega signala postane močan izhod v vlaknu, dopiranem z erbijem. Optični signal realizira neposredno ojačanje svetlobe.
Seveda ima to tudi določene zahteve glede delovne valovne dolžine svetlobnega vira črpalke. Zgornja slika prikazuje absorpcijski spekter erbijevih ionov, iz katerega je razvidno, da obstajajo absorpcijski pasovi pri valovnih dolžinah 650 nm, 800 nm, 980 nm in 1480 nm in jih je mogoče uporabiti v teh frekvenčnih pasovih. Šteje se za delovno valovno dolžino svetlobnega vira črpalke EDFA. Vendar pa so po primerjavi dejavnikov, kot je učinkovitost, polprevodniški laserji 980 nm in 1480 nm bolj primerni kot viri črpalne svetlobe zaEDFA. V primerjavi s 1480 nm ima 980 nm visoko ojačanje in nizek šum ter je trenutno prednostna valovna dolžina črpanja za ojačevalnike vlaken. V EDFA se uporabljajo številne vrste črpalnih metod. Imenuje se predvsem, ali se izhodna energija iz svetlobnega vira črpalke vbrizga v vlakno, dopirano z erbijem, v isti smeri kot energija vhodnega optičnega signala. Lahko ga razdelimo na črpanje naprej in črpanje nazaj. način in dvosmerni način črpanja.
Metoda dvosmernega črpanja ima prednosti črpanja naprej in črpanja nazaj, tako da lahko ta metoda ne samo, da je svetloba črpalke enakomerno porazdeljena v optičnem vlaknu, ampak tudi z vidika izhodne moči je izhodna moč enojnega črpanja 14 dBm in izhodna moč dvosmernega črpanja je 14dBm. Črpalka lahko doseže l 7dBm. Poleg tega ima dvosmerno črpanje najboljšo učinkovitost ojačanja, sosmerno črpanje pa najnižji šum.
2. Uporaba EDFA v sistemu DWDM
2.1. EDFA se uporablja kot predojačevalnik
Na sprejemnem koncu multipleksiranja z delitvijo po valovnih dolžinah je treba pred demultipleksorjem konfigurirati nizkošumni optični predojačevalnik, da se kompenzira vstavljena izguba demultiplekserja in zmanjšanje občutljivosti sprejemnika zaradi povečanja hitrosti. Na sprejemnem koncu se EDFA uporablja kot predojačevalnik za PIN in APD. Ko je kanalska hitrost 2,5 Gbit/s v primerjavi z odsotnostjo optičnega predojačevalnika, se lahko občutljivost sprejemnika poveča za približno 10-krat.
2.2. EDFA se uporablja kot pospeševalni ojačevalnik
EDFA se uporablja kot pospeševalni ojačevalnik, ki ima prednosti velike izhodne moči, stabilnega izhoda, nizkega šuma, širokega frekvenčnega pasu ojačanja in enostavnega nadzora. Nameščen je na optičnem oddajniku, da neposredno ojača signal optičnega oddajnika. Ojačevalnike moči lahko uporabljate samostojno ali v kombinaciji. Po ojačanju z EDFA se lahko izhodna moč oddajnega konca poveča za približno red velikosti, kar močno izboljša moč, ki vstopa v vlakno.
2.3. EDFA se uporablja kot linijski ojačevalnik
V optičnih komunikacijskih sistemih disperzija in izguba omejujejo razdaljo in zmogljivost komunikacije. Da bi zmanjšali vpliv disperzije, lahko izvedemo kompenzacijo disperzije. Po dodajanju vlakna za kompenzacijo disperzije se insercijsko slabljenje znatno poveča, zato je treba insercijsko slabljenje kompenzirati z optičnim ojačevalnikom. UporabaEDFAkot linijski ojačevalnik lahko bistveno poveča razdaljo regeneracije, lahko pa tudi nadomesti drage optične repetitorje.
3. Zaključek
DWDM je posebna metoda multipleksiranja v komunikacijskem sistemu z optičnimi vlakni. Ta metoda lahko v celoti izkoristi široko območje nizkih izgub optičnega vlakna in lahko preprosto podvoji povečanje brez spreminjanja obstoječih nameščenih komunikacijskih linij optičnih vlaken. Zmogljivost optičnih komunikacijskih sistemov. Zdaj sta EDFA in DWDM postala glavna toka razvoja komunikacijskih omrežij z optičnimi vlakni visoke hitrosti, ki predstavljata novo generacijo komunikacijske tehnologije z optičnimi vlakni.
