DWDM er en overføringsteknologi innen optisk fiberkommunikasjon. Den bruker en optisk fiber til å overføre flere optiske bæresignaler med forskjellige bølgelengder samtidig, og deler bølgelengdeområdet som brukes av den optiske fiberen i flere kanaler. Kanalen sender optiske signaler. Derfor har DWDM forbedret overføringskapasiteten til det optiske kommunikasjonssystemet betydelig. Utseendet til Erbium-dopet fiberforsterker (EDFA) gjør DWDM optisk signaloverføring lenger.
1. Introduksjon til prinsippet om EDFA
Erbium (Er) er et sjeldent jordartselement. Når man lager en optisk fiber, tilsettes en viss andel erbiumelement for å danne en erbiumdopet optisk fiber, som virker forsterker. Erbiumioner har tre arbeidsenerginivåer: E1, E2 og E3. Blant dem har E1 det laveste energinivået og kalles grunntilstanden; E2 er den metastabile tilstanden; E3 har det høyeste energinivået og blir den eksiterte tilstanden. I tilfelle den ikke blir opphisset av noe lys, er den på det laveste energinivået E1. Når laseren til den pumpende lyskilden brukes til kontinuerlig å eksitere den erbium-dopede fiberen, vil partiklene i grunntilstanden hoppe til et høyere energinivå når de får energi. Hvis den går over fra E1 til E3, siden partikkelen er ustabil på energinivået til E3, vil den raskt gå over til det metastabile energinivået uten stråling, og levetiden til partikkelen på dette energinivået er relativt lang, på grunn av pumpen lyskilde Ved kontinuerlig eksitasjon vil antallet partikler på energinivået E2 fortsette å øke, mens antallet partikler på energinivået E1 vil avta. Når fotonenergien til det optiske inngangssignalet er nøyaktig lik energinivåforskjellen mellom E2 og E1, vil partiklene i den metastabile tilstanden gå over til grunntilstanden i form av stimulert stråling, og utstråle de samme fotonene som fotonene. i det optiske inngangssignalet, og dermed øke antallet fotoner kraftig, noe som gjør at inngangssignallyset blir en sterk utgang i den erbium-dopete fiberen. Det optiske signalet realiserer direkte forsterkning av lys.
Dette har selvfølgelig også visse krav til arbeidsbølgelengden til pumpelyskilden. Figuren ovenfor viser absorpsjonsspekteret til erbiumioner, hvorfra det kan ses at det er absorpsjonsbånd ved bølgelengder på 650nm, 800nm, 980nm og 1480nm, og kan brukes i disse frekvensbåndene. Det regnes som arbeidsbølgelengden til EDFA-pumpens lyskilde. Etter å ha sammenlignet faktorer som effektivitet, er 980nm og 1480nm halvlederlasere mer egnet som pumpelyskilder forEDFA. Sammenlignet med 1480nm har 980nm høy forsterkning og lav støy, og er for tiden den foretrukne pumpebølgelengden for fiberforsterkere. Det er mange typer pumpemetoder som brukes i EDFA. Det er hovedsakelig navngitt om energien fra pumpens lyskilde injiseres i den erbium-dopete fiberen i samme retning som den optiske signalenergien. Det kan deles inn i foroverpumping og bakoverpumping. vei, og toveis pumpevei.
Den toveis pumpemetoden har fordelene med foroverpumping og omvendt pumping, så denne metoden kan ikke bare gjøre pumpelyset jevnt fordelt i den optiske fiberen, men også fra perspektivet til utgangseffekt, er utgangseffekten til enkeltpumping 14dBm, og utgangseffekten til toveis pumping er 14dBm. Pumpen kan nå l 7dBm. Dessuten har toveis pumping den beste forsterkningseffektiviteten, og samveis pumping har den laveste støyen.
2. Anvendelse av EDFA i DWDM-system
2.1. EDFA brukes som forforsterker
Ved mottaksenden av bølgelengdedelingsmultipleksing, for å kompensere for innsettingstapet til demultiplekseren og reduksjonen i mottakerfølsomhet på grunn av økningen i hastigheten, må en lavstøys optisk forforsterker konfigureres før demultiplekseren. På mottakersiden brukes EDFA som forforsterker for PIN og APD. Når kanalhastigheten er så høy som 2,5 Gbit/s, sammenlignet med ingen optisk forforsterker, kan følsomheten til mottakeren økes med omtrent 10 ganger.
2.2. EDFA brukes som boosterforsterker
EDFA brukes som en boosterforsterker, som har fordelene med stor utgangseffekt, stabil utgang, lav støy, bredt forsterkningsfrekvensbånd og enkel overvåking. Den er plassert ved den optiske senderen for å direkte forsterke signalet til den optiske senderen. Effektforsterkere kan brukes alene eller i kombinasjon. Etter å ha blitt forsterket av EDFA, kan utgangseffekten til sendeenden økes med omtrent en størrelsesorden, noe som i stor grad forbedrer kraften som kommer inn i fiberen.
2.3. EDFA brukes som linjeforsterker
I optiske kommunikasjonssystemer begrenser spredning og tap avstanden og kapasiteten til kommunikasjonen. For å redusere påvirkningen av spredning kan spredningskompensasjon utføres. Etter tilsetning av den dispersjonskompenserende fiberen økes innsettingsdempningen betydelig, så innføringsdempningen må kompenseres med en optisk forsterker. Ved hjelp avEDFAsom en linjeforsterker kan øke regenereringsavstanden betydelig, og kan også erstatte dyre optiske repeatere.
3. Konklusjon
DWDM er en spesiell multipleksingsmetode i det optiske fiberkommunikasjonssystemet. Denne metoden kan utnytte det brede lavtapsområdet til den optiske fiberen fullt ut, og kan enkelt doble økningen uten å endre de eksisterende installerte optiske fiberkommunikasjonslinjene. Kapasiteten til fiberoptiske kommunikasjonssystemer. Nå har EDFA og DWDM blitt hovedstrømmen innen utvikling av høyhastighets optisk fiberkommunikasjonsnettverk, som representerer en ny generasjon optisk fiberkommunikasjonsteknologi.
