Wzmacniacz światłowodowy 1550 nm: kluczowa technologia i przyszły rozwój sieci komunikacji optycznej

W nowoczesnych systemach komunikacji optycznej, aby przezwyciężyć problem tłumienia sygnałów optycznych podczas transmisji na duże odległości, zastosowanie wzmacniaczy optycznych stało się technologią głównego nurtu. Wśród nich najczęstszy i powszechnie stosowany wzmacniacz błonnika 1550 nm (wzmacniacz włókien domieszkowanych ERB). Ponieważ długość fali o pojemności 1550 nm znajduje się w oknie o niskiej zawartości przenośnej komunikacji światłowodowej, technologia EDFA może znacznie zwiększyć odległość transmisji sygnału i stać się kluczowym urządzeniem w optycznych sieciach komunikacyjnych.
EDFA jest wzmacniaczem optycznym opartym na światłowodzie domieszkowanym ERB (EDF). Jego podstawową zasadą pracy jest wzbudzenie jonów domieszkowanych przez ERB przez lasery pompy w celu wzmocnienia wejściowych sygnałów optycznych w zakresie długości długości fali 1550 nm. Konkretny proces jest następujący:
Pokażanie pompy: EDFA zwykle wykorzystuje laser pompy o pojemności 980 nm lub 1480 nm, aby zapewnić energię.
Przejście na poziomie energii: Światło pompy podnieca jony domieszkowane ERBum, powodując, że przechodzą one ze stanu podstawowego do wysokiego poziomu energii i pozostają w stanie wzbudzonym.
Stymulowana amplifikacja promieniowania: Gdy światło sygnałowe wejściowe 1550 nm przechodzi przez włókno domieszkowane ERBum, podekscytowane jony domieszkowane ERbi emitują fotony przez stymulowane promieniowanie, zwiększając w ten sposób intensywność światła sygnałowego i osiągając amplifikację sygnału optycznego.
Ten mechanizm wzmocnienia optycznego EDFA nie wymaga przekonwertowania sygnału na sygnał elektryczny, więc ma zalety o wysokim wzmocnieniu, niskim szumie i wzmocnienia szerokopasmowego i jest bardzo odpowiednie dla systemów komunikacji optycznej o dużej pojemności.
Wysoki wzrost i wysoka nasycona moc wyjściowa
EDFA zapewnia wysoki wzmocnienie w zakresie długości fali 1550 nm (ogólnie do 20-40dB), co może skutecznie zrekompensować utratę transmisji światłowodowej na duże odległości.
Moc wyjściowa może zwykle osiągnąć 10dBM do 30dBM, co jest odpowiednie dla różnych aplikacji sieciowych optycznych.
Niski hałas (NF)
Ze względu na stymulowane charakterystyki emisji jonów domieszkowanych ERB, EDFA ma niski poziom szumu (typowa wartość wynosi około 4,5-6dB), co pomaga utrzymać jakość sygnałów optycznych.
Wzmocnienie łączy szerokopasmowych
Przepustowość zysku Wzmacniacz optyczny EDFA 1550nm Zwykle może obejmować 1530 nm-1565 nm (pasmo C) lub 1570 nm-1605 nm (pasmo L), który jest odpowiedni dla systemu WDM (multipleksowanie podziału długości fali), aby osiągnąć jednoczesną amplifikację sygnałów o długości wielopasmowej.
Wzmocnienie całkowicie optyczne, nie wymaga konwersji fotoelektrycznej
EDFA może bezpośrednio wzmacniać sygnały optyczne bez przekształcania ich w sygnały elektryczne i ich przebudowy, zmniejszając złożoność systemu i zużycie energii oraz poprawę wydajności transmisji.

Wysoka niezawodność i niskie koszty konserwacji
Ponieważ EDFA wykorzystuje światłowód optyczny jako medium wzmocnienia i nie ma w środku złożonych elektronicznych elementów amplifikacji, ma długą żywotność i wysoką stabilność i jest szeroko stosowany w systemach komunikacji światłowodowej na duże odległości.
1. Komunikacja światłowodowa na duże odległości
W systemach komunikacji światłowodowej sygnały będą się osłabić z powodu utraty światłowodowej podczas transmisji. EDFA może być używany jako wzmacniacz przekaźnika w linii tułowia światłowodowego, umożliwiając przesyłanie sygnału setki, a nawet tysiące kilometrów bez utraty, i jest szeroko stosowany w:
Sieć szkieletu
Metropolitan Area Network (MAN) i szeroko zakrojonej sieci (WAN)
System komunikacji kablowej podwodnej
2. System DWDM (multipleksowanie podziału długości fali)
Technologia DWDM (multipleksowanie podziału długości fali) umożliwia przesyłanie wielu sygnałów długości fali w tym samym światłowcu optycznym, poprawiając szybkość wykorzystania światłowodu. EDFA może jednocześnie wzmacniać wiele sygnałów długości fali w paśmie C lub pasie L i jest podstawowym urządzeniem w systemie DWDM.
3. CATV (telewizja kablowa) Transmisja światłowodowa
W sieciach światłowodowych (FTTH) i telewizji kablowej (CATV) EDFA 1550 nm jest używana do wzmocnienia dystrybucji sygnału do obsługi wielu terminali użytkowników do odbierania wysokiej jakości sygnałów wideo, audio i danych.
4. Wyczuwanie lidarowe i światłowodowe
EDFA jest również stosowany w systemach wykrywania LIDAR i światłowodów, aby zapewnić silne możliwości wzmocnienia optycznego do wykrywania długodystansowego i pomiaru precyzyjnego.
Dzięki ciągłemu rozwojowi technologii komunikacji optycznej EDFA 1550 nm rozwija się w kierunku wyższej wydajności, niższego zużycia energii i bardziej inteligentnego kierunku:
Bardziej wydajna technologia pompowania
Użyj lasera pompy o mocy 980 nm, aby poprawić wydajność wzmocnienia i zmniejszyć zużycie energii.
W połączeniu z zaawansowanym algorytmem zarządzania pompą można osiągnąć dokładniejszą kontrolę mocy.
Zdolność wzmocnienia szerokopasmowego
W przyszłości EDFA jeszcze bardziej rozszerzy przepustowość wzmocnienia, aby obsługiwać systemy DWDM o większej pojemności i poprawić przepustowość komunikacji światłowodowej.
Integracja i miniaturyzacja
Łącząc się z optoelektroniczną zintegrowanym ChIP (PIC), opracowano bardziej kompaktowy i bardziej zintegrowany EDFA, aby zaspokoić potrzeby centrów danych i sieci optycznych nowej generacji.
Inteligentne zarządzanie i zdalne monitorowanie
Przyjmuj AI i inteligentny system monitorowania, aby zrealizować regulację mocy w czasie rzeczywistym i diagnozę uszkodzeń oraz poprawić wydajność działania sieci.
Jako podstawowy sprzęt w systemie komunikacji optycznej, wzmacniacz światłowodowy 1550 nm odgrywa ważną rolę w komunikacji światłowodowej na duże odległości, systemie DWDM, sieci CATV i wykrywaniu światłowodów z wysokim wzmocnieniem, niskim hałasem i szerokopasmowym charakterystyką wzmacniania sprzętu szerokopasmowego. W miarę wzrostu zapotrzebowania na komunikację optyczną ewoluuje również technologia EDFA. W przyszłości będzie się rozwijać w kierunku większej wydajności, inteligencji i integracji, zapewniając silne poparcie dla rozwoju globalnych sieci optycznych.