DWDM là một công nghệ truyền dẫn trong truyền thông sợi quang. Nó sử dụng một sợi quang để truyền đồng thời nhiều tín hiệu sóng mang quang có bước sóng khác nhau và chia dải bước sóng mà sợi quang sử dụng thành nhiều kênh. Kênh truyền tín hiệu quang. Do đó, DWDM đã cải thiện đáng kể khả năng truyền dẫn của hệ thống thông tin quang. Sự xuất hiện của bộ khuếch đại sợi pha tạp Erbium (EDFA) giúp truyền tín hiệu quang DWDM xa hơn.
1. Giới thiệu về nguyên tắc của EDFA
Erbi (Er) là một nguyên tố đất hiếm. Khi chế tạo sợi quang, một tỷ lệ nguyên tố erbium nhất định được thêm vào để tạo thành sợi quang pha tạp erbium, có tác dụng khuếch đại. Ion Erbium có ba mức năng lượng làm việc: E1, E2 và E3. Trong số đó, E1 có mức năng lượng thấp nhất và được gọi là trạng thái cơ bản; E2 là trạng thái siêu bền; E3 có mức năng lượng cao nhất và trở thành trạng thái kích thích. Trường hợp không bị kích thích bởi ánh sáng nào thì nó ở mức năng lượng thấp nhất E1. Khi tia laser của nguồn sáng bơm được sử dụng để kích thích liên tục sợi pha tạp erbium, các hạt ở trạng thái cơ bản sẽ nhảy lên mức năng lượng cao hơn khi chúng thu được năng lượng. Nếu nó chuyển từ E1 sang E3, do hạt không ổn định ở mức năng lượng E3, nên nó sẽ nhanh chóng chuyển sang mức năng lượng siêu bền mà không có bức xạ, và thời gian tồn tại của hạt ở mức năng lượng này tương đối dài, do máy bơm. nguồn sáng Với sự kích thích liên tục, số lượng hạt trên mức năng lượng E2 sẽ tiếp tục tăng, trong khi số lượng hạt trên mức năng lượng E1 sẽ giảm. Khi năng lượng photon của tín hiệu quang đầu vào đúng bằng chênh lệch mức năng lượng giữa E2 và E1, các hạt ở trạng thái siêu bền Nó sẽ chuyển sang trạng thái cơ bản dưới dạng bức xạ kích thích và phát ra các photon giống như các photon trong tín hiệu quang đầu vào, do đó làm tăng đáng kể số lượng photon, làm cho ánh sáng tín hiệu đầu vào trở thành đầu ra mạnh trong sợi pha tạp erbium. Tín hiệu quang nhận ra sự khuếch đại trực tiếp của ánh sáng.
Tất nhiên, điều này cũng có những yêu cầu nhất định về bước sóng làm việc của nguồn sáng bơm. Hình trên cho thấy phổ hấp thụ của ion erbium, từ đó có thể thấy có các dải hấp thụ ở các bước sóng 650nm, 800nm, 980nm và 1480nm và có thể được sử dụng trong các dải tần này. Nó được coi là bước sóng làm việc của nguồn sáng bơm EDFA. Tuy nhiên, sau khi so sánh các yếu tố như hiệu suất, laser bán dẫn 980nm và 1480nm phù hợp hơn làm nguồn sáng bơm choEDFA. So với 1480nm, 980nm có mức tăng cao và độ ồn thấp, hiện là bước sóng bơm ưa thích cho bộ khuếch đại sợi quang. Có nhiều loại phương pháp bơm được sử dụng trong EDFA. Vấn đề chủ yếu là liệu năng lượng đầu ra từ nguồn sáng bơm có được đưa vào sợi quang pha tạp erbium theo cùng hướng với năng lượng tín hiệu quang đầu vào hay không. Nó có thể được chia thành bơm tiến và bơm lùi. cách, và cách bơm hai chiều.
Phương pháp bơm hai chiều có ưu điểm là bơm thuận và bơm ngược, vì vậy phương pháp này không chỉ giúp ánh sáng bơm phân bố đều trong sợi quang mà còn từ góc độ công suất đầu ra, công suất đầu ra của một lần bơm là 14dBm, và công suất đầu ra của bơm hai chiều là 14dBm. Máy bơm có thể đạt l 7dBm. Hơn nữa, bơm hai chiều có hiệu suất khuếch đại tốt nhất và bơm đồng hướng có độ ồn thấp nhất.
2. Ứng dụng EDFA trong hệ thống DWDM
2.1. EDFA được sử dụng như một bộ tiền khuếch đại
Ở đầu nhận của ghép kênh phân chia bước sóng, để bù cho tổn thất chèn của bộ tách kênh và giảm độ nhạy của máy thu do tốc độ tăng, bộ tiền khuếch đại quang có độ ồn thấp phải được cấu hình trước bộ tách kênh. Ở đầu nhận, EDFA được sử dụng làm bộ tiền khuếch đại cho PIN và APD. Khi tốc độ kênh cao tới 2,5Gbit/s, so với không có bộ tiền khuếch đại quang học, độ nhạy của bộ thu có thể tăng lên khoảng 10 lần.
2.2. EDFA được sử dụng làm bộ khuếch đại tăng cường
EDFA được sử dụng làm bộ khuếch đại tăng áp, có ưu điểm là công suất đầu ra lớn, đầu ra ổn định, độ ồn thấp, dải tần khuếch đại rộng và dễ dàng theo dõi. Nó được đặt tại bộ phát quang để khuếch đại trực tiếp tín hiệu của bộ phát quang. Bộ khuếch đại công suất có thể được sử dụng một mình hoặc kết hợp. Sau khi được khuếch đại bởi EDFA, công suất đầu ra của đầu gửi có thể tăng lên khoảng một bậc độ lớn, giúp cải thiện đáng kể công suất đi vào sợi quang.
2.3. EDFA được sử dụng như một bộ khuếch đại dòng
Trong các hệ thống thông tin quang, tán sắc và suy hao giới hạn khoảng cách và dung lượng truyền thông. Để giảm ảnh hưởng của tán sắc, có thể thực hiện bù tán sắc. Sau khi thêm sợi bù tán sắc, độ suy giảm chèn tăng lên đáng kể, do đó độ suy giảm chèn phải được bù bằng bộ khuếch đại quang. sử dụngEDFAnhư một bộ khuếch đại đường truyền có thể tăng đáng kể khoảng cách tái tạo và cũng có thể thay thế các bộ lặp quang đắt tiền.
3. Kết luận
DWDM là một phương pháp ghép kênh đặc biệt trong hệ thống thông tin liên lạc sợi quang. Phương pháp này có thể tận dụng tối đa diện tích tổn thất thấp rộng của sợi quang và có thể dễ dàng tăng gấp đôi mức tăng mà không cần thay đổi các đường truyền thông sợi quang đã lắp đặt hiện có. Dung lượng của hệ thống thông tin sợi quang. Giờ đây, EDFA và DWDM đã trở thành xu hướng chủ đạo của sự phát triển mạng truyền thông sợi quang tốc độ cao, đại diện cho một thế hệ công nghệ truyền thông sợi quang mới.
