EDFA (статья)

Материал из ВикиЭнерго
Перейти к: навигация, поиск
Рис.1 Зависимость коэффициента усиления EDFA от длины волны

Усилители на волокне, легированном эрбием EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier) за последние несколько лет произвели революцию в телекоммуникационной промышленности. Усилители EDFA обеспечивают непосредственное усиление оптических сигналов, без их преобразования в электрические сигналы и обратно, обладают низким уровнем шумов, а их рабочий диапазон длин волн практически точно соответствует окну прозрачности кварцевого оптического волокна (рис. 1). Именно благодаря появлению усилителей с таким сочетанием качеств линии связи и сети на основе систем DWDM стали экономически привлекательными.

Устройство EDFA

Усилитель EDFA состоит из отрезка волокна, легированного эрбием. В таком волокне сигналы определенных длин волн могут усиливаться за счет энергии внешнего излучения накачки. В простейших конструкциях EDFA усиление происходит в достаточно узком диапазоне длин волн – примерно от 1525 нм до 1565 нм. В эти 40 нм умещается несколько десятков каналов DWDM.

Обычные электронные повторители, чтобы восстановить уровень сигнала на протяженной линии связи, считывают сигнал с волокна, преобразуют его в электрические импульсы, усиливают их, преобразуют усиленный сигнал снова в оптическую форму и передают дальше по линии связи. В отличие от них, усилители EDFA полностью "прозрачны" – не зависят от используемых протоколов, форматов, скорости передачи и (в пределах указанных выше ограничений) длины волны оптического сигнала. Поскольку усилители EDFA независимы от сетевого протокола, их можно подключать непосредственно к различному оборудованию – коммутаторам ATM или компонентам протокола IP – не опасаясь, что они помешают друг другу. Такая гибкость – одно из основных преимуществ использования их в системах DWDM. Наряду с этим, при использовании усилителей EDFA требуется тщательно учитывать их неоднородное спектральное усиление и шум, вносимый ими за счет усиленной спонтанной эмиссии ASE (Amplified Spontaneous Emission).
Сети с усилителями EDFA имеют многочисленные преимущества. Пропускную способность таких сетей можно наращивать экономично и постепенно, добавляя новые каналы по мере роста потребности. Применение усилителей EDFA позволяет создавать полностью оптические сети, в которых обработка сигнала электронными компонентами происходит только в начальной (где информация впервые попадает в сеть) и конечной (где информация достигает конечного получателя) точках сети. Каждая линия связи уровня OC-48 (STM-16) обрабатывается в системе DWDM как отдельный канал на отдельной длине волны, благодаря чему большая часть существующего сетевого оборудования непосредственно включается в состав систем DWDM. За счет этого начальная стоимость ввода систем DWDM в эксплуатацию достаточно низка.

Применение

Оптические усилители успешно используются в сетях кабельного телевидения CATV, когда один общий сигнал передается большому числу абонентов ("широковещание"). Сейчас еще достаточно редко прокладывают оптическое волокно непосредственно до квартиры FTTH (Fiber to the Home). Сигнал CATV обычно доставляется по оптическому волокну только до локальной точки распределения внутри дома FTTB (Fiber to the Building) или поблизости от группы домов FTTC (Fiber to the Curb), а конечная разводка осуществляется с помощью коаксиального кабеля. Для уверенного приема аналоговых сигналов, которые в основном используются в CATV, требуется большее отношение сигнал/шум на стороне получателя, чем для цифровых систем. Общий сигнал в сетях CATV должен иметь большую мощность, так как его энергия распределяется между сотнями и тысячами абонентов. Оптические усилители способны успешно справиться с этой задачей.

Для того чтобы технология FTTH стала экономически оправданной, необходимо обеспечить абонентов недорогими – а значит, не очень чувствительными приемниками. В этом случае также требуется обеспечить передачу к конечным точкам сети как можно более мощного сигнала. Таким образом, потребность сетей CATV в "прозрачных", гибких оптических усилителях достаточно очевидна.

Разработка различных схем мощной накачки позволила создать усилители EDFA с расширенным рабочим диапазоном от 1570 нм до 1605 нм (L-диапазон). Такие усилители также называют длинноволновыми усилителями LWEDFA (Long Wavelength EDFA).

Личные инструменты
Пространства имён
Варианты
Действия
Навигация
Инструменты