A DWDM egy átviteli technológia az optikai szálas kommunikációban. Egy optikai szálat használ több különböző hullámhosszú optikai vivőjel egyidejű továbbítására, és az optikai szál által használt hullámhossz-tartományt több csatornára osztja. A csatorna optikai jeleket továbbít. Ezért a DWDM nagymértékben javította az optikai kommunikációs rendszer átviteli kapacitását. Az Erbiummal adalékolt szálas erősítő megjelenése (EDFA) távolabbra teszi a DWDM optikai jelátvitelt.
1. Bevezetés az EDFA elvébe
Az erbium (Er) egy ritkaföldfém elem. Optikai szál készítésekor bizonyos arányban erbium elemet adnak hozzá, hogy erbiummal adalékolt optikai szálat képezzenek, ami erősítő hatású. Az erbium ionoknak három működési energiaszintjük van: E1, E2 és E3. Közülük az E1 rendelkezik a legalacsonyabb energiaszinttel, és alapállapotnak nevezik; E2 a metastabil állapot; Az E3 rendelkezik a legmagasabb energiaszinttel, és gerjesztett állapottá válik. Abban az esetben, ha semmilyen fény nem gerjeszt, a legalacsonyabb E1 energiaszinten van. Ha a pumpáló fényforrás lézerét az erbiummal adalékolt szál folyamatos gerjesztésére használják, az alapállapotban lévő részecskék magasabb energiaszintre ugranak, amikor energiát nyernek. Ha E1-ről E3-ra vált át, mivel a részecske instabil az E3 energiaszintjén, akkor gyorsan átáll a metastabil energiaszintre sugárzás nélkül, és a részecske élettartama ezen az energiaszinten viszonylag hosszú, a szivattyú miatt. fényforrás Folyamatos gerjesztéssel az E2 energiaszinten lévő részecskék száma tovább növekszik, míg az E1 energiaszintű részecskék száma csökken. Ha a bemenő optikai jel fotonenergiája pontosan megegyezik az E2 és E1 közötti energiaszint különbséggel, a metastabil állapotban lévő részecskék stimulált sugárzás formájában alapállapotba kerülnek, és ugyanazokat a fotonokat sugározzák ki, mint a fotonok. a bemeneti optikai jelben, ezáltal nagymértékben megnöveli a fotonok számát, így a bemeneti jel fénye erős kimenetté válik az erbiummal adalékolt szálban Az optikai jel a fény közvetlen erősítését valósítja meg.
Természetesen ennek is vannak bizonyos követelményei a szivattyú fényforrásának működési hullámhosszára vonatkozóan. A fenti ábra az erbium ionok abszorpciós spektrumát mutatja, amelyből látható, hogy 650 nm, 800 nm, 980 nm és 1480 nm hullámhosszon vannak abszorpciós sávok, és ezekben a frekvenciasávokban használhatók. Ezt tekintik az EDFA szivattyú fényforrás működési hullámhosszának. Azonban olyan tényezők összehasonlítása után, mint a hatékonyság, a 980 nm-es és 1480 nm-es félvezető lézerek alkalmasabbak fényforráskéntEDFA. Az 1480 nm-hez képest a 980 nm nagy erősítéssel és alacsony zajszinttel rendelkezik, és jelenleg ez az előnyben részesített pumpáló hullámhossz a szálerősítők számára. Az EDFA-ban sokféle szivattyúzási módszert használnak. Főleg azt nevezik, hogy a szivattyú fényforrásából kibocsátott energia ugyanabban az irányban kerül-e be az erbiummal adalékolt szálba, mint a bemeneti optikai jel energiája. Előre és hátra szivattyúzásra osztható. és kétirányú szivattyúzási mód.
A kétirányú szivattyúzási módszer az előre és a fordított szivattyúzás előnyeivel rendelkezik, így ezzel a módszerrel nem csak a szivattyú fénye egyenletesen oszlik el az optikai szálban, hanem a kimeneti teljesítmény szempontjából is az egyszeri szivattyúzás kimeneti teljesítménye 14 dBm, és a kétirányú szivattyúzás kimeneti teljesítménye 14dBm. A szivattyú elérheti az l 7dBm-t. Ezen túlmenően a kétirányú szivattyúzás rendelkezik a legjobb erősítési hatásfokkal, és az együttirányú szivattyúzás a legalacsonyabb zajszinttel.
2. EDFA alkalmazása DWDM rendszerben
2.1. Az EDFA-t előerősítőként használják
A hullámhosszosztásos multiplexelés vevő végén a demultiplexer beillesztési veszteségének és a vevő érzékenységének a sebesség növekedése miatti csökkenésének kompenzálására a demultiplexer előtt egy alacsony zajszintű optikai előerősítőt kell konfigurálni. A vevő oldalon az EDFA-t PIN- és APD-előerősítőként használják. Ha a csatornasebesség eléri a 2,5 Gbit/s-ot, ha nincs optikai előerősítő, akkor a vevő érzékenysége körülbelül 10-szeresére növelhető.
2.2. Az EDFA-t erősítőként használják
Az EDFA-t booster erősítőként használják, amelynek előnyei a nagy kimeneti teljesítmény, a stabil kimenet, az alacsony zajszint, a széles erősítési frekvenciasáv és az egyszerű monitorozás. Az optikai adóhoz van elhelyezve, hogy közvetlenül erősítse az optikai adó jelét. A teljesítményerősítők önmagukban vagy kombinációban használhatók. Az EDFA-val történő erősítés után a küldő vég kimeneti teljesítménye körülbelül egy nagyságrenddel növelhető, ami nagymértékben javítja a szálba belépő teljesítményt.
2.3. Az EDFA-t vonalerősítőként használják
Az optikai kommunikációs rendszerekben a szóródás és a veszteség korlátozza a kommunikáció távolságát és kapacitását. A diszperzió hatásának csökkentése érdekében diszperziókompenzációt lehet végezni. A diszperziókompenzáló szál hozzáadása után a beillesztési csillapítás jelentősen megnő, ezért a beillesztési csillapítást optikai erősítővel kell kompenzálni. HasználataEDFAvonalerősítőként jelentősen megnövelheti a regenerációs távolságot, és a drága optikai ismétlőket is helyettesítheti.
3. Következtetés
A DWDM egy speciális multiplexelési módszer az optikai szálas kommunikációs rendszerben. Ezzel a módszerrel teljes mértékben ki lehet használni az optikai szál széles, alacsony veszteségű területét, és könnyedén megkétszerezheti a növekedést anélkül, hogy megváltoztatná a meglévő optikai szálas kommunikációs vonalakat. Az optikai kommunikációs rendszerek kapacitása. Mára az EDFA és a DWDM a nagy sebességű optikai szálas kommunikációs hálózatok fejlesztésének fő áramvonalává vált, és az optikai szálas kommunikációs technológia új generációját képviseli.
