Amplificatore in fibra EDFA 1550nm: tecnologia chiave e sviluppo futuro della rete di comunicazione ottica

Nei moderni sistemi di comunicazione ottica, al fine di superare il problema di attenuazione dei segnali ottici nella trasmissione a lunga distanza, l'uso di amplificatori ottici è diventato la tecnologia tradizionale. Tra questi, EDFA da 1550 NM (amplificatore in fibra drogata con erbio) è quello più comune e ampiamente usato. Poiché la lunghezza d'onda di 1550 Nm si trova nella finestra a bassa perdita della comunicazione in fibra ottica, la tecnologia EDFA può aumentare notevolmente la distanza di trasmissione del segnale e diventare un dispositivo chiave nelle reti di comunicazione ottica.
EDFA è un amplificatore ottico basato sulla fibra drogata con erbio (EDF). Il suo principio di lavoro principale è quello di eccitare gli ioni drogati con erbio attraverso i laser della pompa per amplificare i segnali ottici di ingresso all'interno dell'intervallo di lunghezza d'onda di 1550 nm. Il processo specifico è il seguente:
Eccitazione della pompa: EDFA di solito utilizza un laser a pompa da 980 nm o 1480 nm per fornire energia.
Transizione del livello di energia: la luce della pompa eccita gli ioni drogati con erbio, facendoli passare dallo stato fondamentale a un alto livello di energia e rimanere in uno stato eccitato.
Amplificazione delle radiazioni stimolate: quando l'ingresso della luce del segnale da 1550 nm passa attraverso la fibra drogata con erbio, gli ioni drogati con erbio eccitati emetteranno fotoni mediante radiazioni stimolate, migliorando così l'intensità della luce del segnale e ottenendo l'amplificazione del segnale ottico.
Questo meccanismo di amplificazione ottica di EDFA non richiede che il segnale venga convertito in un segnale elettrico, quindi ha i vantaggi di elevato guadagno, basso rumore e amplificazione a banda larga ed è molto adatto per sistemi di comunicazione ottica di grande capacità.
Elevato guadagno e potenza di uscita saturata elevata
EDFA fornisce un elevato guadagno nell'intervallo di lunghezza d'onda di 1550 nm (generalmente fino a 20-40 dB), che può compensare efficacemente la perdita nella trasmissione in fibra ottica a lunga distanza.
La potenza di uscita può di solito raggiungere da 10 dbm a 30 dbm, che è adatto per una varietà di applicazioni di rete ottica.
Figura a basso rumore (NF)
A causa delle caratteristiche di emissione stimolate degli ioni drogati con erbio, EDFA ha una figura a basso rumore (il valore tipico è di circa 4,5-6db), che aiuta a mantenere la qualità dei segnali ottici.
Amplificazione a banda larga
La larghezza di banda del guadagno di Amplificatore ottico EDFA 1550nm Di solito può coprire 1530nm-1565nm (banda C) o 1570nm-1605nm (banda L), adatto al sistema WDM (Multiplexing Division Wavele Lungel Division) per ottenere un'amplificazione simultanea dei segnali a più lunghezze d'onda.
Amplificazione tutta ottica, nessuna conversione fotoelettrica richiesta
L'EDFA può amplificare direttamente i segnali ottici senza convertirli in segnali elettrici e rimodulandoli, riducendo la complessità del sistema e il consumo di energia e migliorando l'efficienza della trasmissione.

Alta affidabilità e bassi costi di manutenzione
Poiché EDFA utilizza la fibra ottica come mezzo di guadagno e non ha componenti di amplificazione elettronica complessi all'interno, ha una lunga vita e un'alta stabilità ed è ampiamente utilizzato nei sistemi di comunicazione ottica a lunga distanza.
1. Comunicazione in fibra ottica a lunga distanza
Nei sistemi di comunicazione in fibra ottica, i segnali si attenuteranno a causa della perdita di fibre ottiche durante la trasmissione. L'EDFA può essere usato come amplificatore di relè nella linea del tronco di fibre, permettendo al segnale di trasmettere centinaia o addirittura migliaia di chilometri senza perdita ed è ampiamente utilizzato in:
Rete spina dorsale
Metropolitan Area Network (MAN) e Wan Area Network (WAN)
Sistema di comunicazione via cavo sottomarino
2. Sistema DWDM (Dense Wavele Lungey Division)
La tecnologia DWDM (densa divisione ad onda multiplexing) consente di trasmettere più segnali di lunghezza d'onda nella stessa fibra ottica, migliorando il tasso di utilizzo della fibra ottica. EDFA può amplificare contemporaneamente più segnali di lunghezza d'onda nella banda C o L ed è il dispositivo principale nel sistema DWDM.
3. CATV (TV via cavo) Trasmissione in fibra
Nelle reti Fibre-to-the-Home (FTTH) e Cable TV (CATV), l'EDFA 1550NM viene utilizzato per l'amplificazione della distribuzione del segnale per supportare più terminali utente per ricevere video, audio e dati di alta qualità.
4. Lidar e Sensing in fibra ottica
L'EDFA è anche utilizzato nei sistemi di rilevamento LIDAR e in fibra ottica per fornire potenti capacità di amplificazione ottica per il rilevamento a lunga distanza e la misurazione ad alta precisione.
Con il continuo sviluppo della tecnologia di comunicazione ottica, l'EDFA 1550nm si sta sviluppando verso prestazioni più elevate, un minor consumo di energia e una direzione più intelligente:
Tecnologia di pompaggio più efficiente
Utilizzare il laser a pompa da 980 nm di potenza superiore per migliorare l'efficienza di amplificazione e ridurre il consumo di energia.
In combinazione con l'algoritmo di gestione della pompa avanzata, è possibile ottenere un controllo di potenza più preciso.
Capacità di amplificazione a banda larga
In futuro, EDFA amplierà ulteriormente la larghezza di banda del guadagno per supportare i sistemi DWDM di capacità maggiore e migliorare il throughput della comunicazione in fibra ottica.
Integrazione e miniaturizzazione
Combinando con il chip integrato optoelettronico (PIC), viene sviluppato EDFA più compatto e più integrato per soddisfare le esigenze dei data center e delle reti ottiche di prossima generazione.
Gestione intelligente e monitoraggio remoto
Adottare l'IA e il sistema di monitoraggio intelligente per realizzare la regolazione della potenza in tempo reale e la diagnosi dei guasti e migliorare l'efficienza del funzionamento della rete.
Poiché l'attrezzatura principale nel sistema di comunicazione ottica, l'amplificatore in fibra EDFA da 1550 NM svolge un ruolo importante nella comunicazione in fibra ottica a lunga distanza, nel sistema DWDM, nella rete CATV e nel rilevamento delle fibre ottiche con le sue caratteristiche elevate, a basso rumore e amplificazione a banda larga. Mentre la domanda di comunicazioni ottiche continua a crescere, anche la tecnologia EDFA si sta evolvendo. In futuro, si svilupperà nella direzione di maggiore efficienza, intelligenza e integrazione, fornendo un forte supporto per lo sviluppo di reti ottiche globali.