Gelişmiş Optik Bileşenler - Erbium katkılı Fiber Amplifikatör (EDFA)
Uzun mesafeli DWDM sistemleri gibi birçok fiber optik uygulama, optik sinyalin yükseltilmesini gerektirir. Geçmişte, bu her 100 km'de bir ara noktalarda pahalı elektronik tekrarlayıcıların kullanılmasını gerektiriyordu. Günümüzün modern uzun mesafeli DWDM sistemleri, çoklu tekrarlayıcıları tek bir optik cihazla değiştirmek için birkaç gelişmiş optik bileşen kullanmaktadır. Optik amplifikatörler denilen bu optik cihazlar, bir zamanlar sadece laboratuvar merakları, şimdi saha dağıtımlarında yaygın olarak kullanıldığını görüyor. En yaygın optik amplifikatörlerden biri Erbium katkılı Fiber Amplifikatördür (EDFA).
Araştırmacılar, daha az sayıda optik tekrarlayıcı ile sayısız elektronik tekrarlayıcıyı değiştirmek için EDFA'yı geliştirdi, genel olarak sistem maliyetini ve karmaşıklığını azalttı. EDFA'lar ayrıca farklı dalga boylarına ek kaynaklar ekleyerek ve bir DWDM çoklayıcı kullanarak tek bir fiberde birleştirerek basit sistem yükseltmelerine izin verir.
Bir EDFA'da kullanılan elyaf, 1550 nm'de ışığı büyütmek için atomik yapısında uygun enerji seviyelerine sahip nadir bir toprak elementi olan erbium ile katlanır. Bir 980 nm veya 1480 nm “pompa” lazeri, erbium katkılı lifi içine enerji enjekte eder. 1550 nm'de zayıf bir sinyal fibere girdiğinde, ışık erbium atomlarını depolanan enerjilerini ilave 1550 nm ışık olarak salmaları için uyarır. Bu işlem, sinyal elyaftan geçerken devam eder, erbiyal katkılı bölgeye ulaşana kadar güçlenir ve güçlenir.
Aşağıdaki şekilde, çok yüksek performanslı fiber optik sistemlerinin önemli bir unsuru olan orta aşamalı erişim ile iki aşamalı bir EDFA gösterilmektedir. Bu durumda, iki basit tek aşamalı EDFA birlikte paketlenir. Kullanıcı, birinci aşama EDFA'nın çıktısını ve ikinci aşama EDFA'nın girişini alır. Bu sistemler genellikle, toplam dağılmayı azaltmak için Dispersiyon-Dengeleyici Elyaf (DCF) gibi ek elementlerin periyodik olarak kullanılmasını gerektirir. 10 dB veya daha yüksek bir ekleme kaybı DCF'yi sorunlu kılar. DCF'yi iki aşamalı EDFA'nın orta aşamadaki erişim noktasına yerleştirmek, sistem üzerindeki zararlı etkileri azaltır. Kullanıcı, DCF'nin yüksek optik kayıp parçasının eklenmesiyle bile EDFA üzerinden önemli bir kazanç elde etmeyi sürdürüyor.
Şekilde, optik giriş ilk önce onlu ışığın soldan sağa geçmesine izin veren optik izolatör # 1'den geçer. Sonra ışık WDM # 1'den geçer. WDM # 1, 980 nm pompa dalga boyunun ilk erbiyum katkılı elyaf uzunluğuna enjekte edilmesini sağlar. WDM # 1 ayrıca, optik giriş sinyalini minimum optik kayıpla erbiyum katkılı lifi birleştirmeyi sağlar.
980 nm enerji erbium atomlarını yavaş yavaş çürüyen, uyarılmış bir duruma pompalar. 1550 nm bandındaki ışık, genellikle on metre uzunluğundaki erbiyum katkılı fiberden geçtiğinde, lazer gibi uyarılmış radyasyon emisyonuna neden olur. Bu şekilde, 1550 nm optik giriş sinyali güç kazanır. Erbiyum katkılı fiberin çıktısı daha sonra kullanıcıya uygun olan optik izolatörden # 2 geçer. Tipik olarak, orta evre erişim noktası bir çeşit dağılım dengeleme cihazına bağlanır. Işık daha sonra izolatör # 3 ve WDM # 2'den geçer. WDM # 2, 1480 nm enerjisini ikinci bir pompa lazerinden ikinci bir uzunluktaki erbiyum katkılı fiberin diğer ucuna bağlayarak kazancı ve çıktı gücünü arttırır. Sonunda ışık izolatör # 4'ten geçer.
EDFA'lar aktif bileşenlerin çoğundan kaçınır çünkü fotonlar sinyali yükseltir. EDFA, belirli bir sistem tasarımında daha az amplifikatör gerektiren, yüksek bir çıkış gücü sağlar. En temel EDFA tasarım amplifikatörleri oldukça dar bir bantta ışık verir: 12 nm. Kazanç dengeleme filtrelerinin eklenmesi, bandı 25 nm'den daha fazla arttırabilir. Diğer egzotik katkılı lifler, amplifikasyon bandını 40 nm veya daha fazlasına yükseltir. Ayrıca, EDFA'lardaki veri hızı bağımsızlığı, bir sistem güncellemesinin sadece başlatma ve alma terminallerinin değiştirilmesini gerektirdiği anlamına gelir.
EDFA'nın güvenilir performansı, uzun mesafeli, yüksek veri hızlı fiber optik haberleşme sistemlerinde ve CATV dağıtım sistemlerinde kullanışlı olmasını sağlar. CATV uygulamalarında, EDFA'lar, birkaç fiber üzerinden iletim için bölünmüş sinyali yükseltmek için optik bir ayırıcıdan önce ve sonra sinyali arttırır. CATV amplifikatör ürün ayrıntılarını burada görüntüleyin. Genel olarak, optik amplifikatörler için dört ana uygulama mevcuttur: güç amplifikatörü / güçlendirici, hat içi amplifikatör, ön amplifikatör veya optik ağlar için kayıp telafisi.