Penguat Serat EDFA 1550nm: Teknologi Utama dan Pembangunan Masa Depan Rangkaian Komunikasi Optik

Dalam sistem komunikasi optik moden, untuk mengatasi masalah pelemahan isyarat optik dalam penghantaran jarak jauh, penggunaan penguat optik telah menjadi teknologi arus perdana. Antaranya, 1550nm EDFA (penguat serat erbium-doped) adalah yang paling biasa dan digunakan secara meluas. Oleh kerana panjang gelombang 1550nm berada dalam tetingkap komunikasi serat optik yang rendah, teknologi EDFA dapat meningkatkan jarak penghantaran isyarat dan menjadi peranti utama dalam rangkaian komunikasi optik.
EDFA adalah penguat optik berdasarkan serat erbium-doped (EDF). Prinsip kerja terasnya adalah untuk merangsang ion erbium-doped melalui laser pam untuk menguatkan isyarat optik input dalam julat panjang gelombang 1550nm. Proses khusus adalah seperti berikut:
Pengujaan pam: EDFA biasanya menggunakan laser pam 980nm atau 1480nm untuk menyediakan tenaga.
Peralihan Tahap Tenaga: Pam cahaya mengepam ion Erbium-doped, menyebabkan mereka beralih dari keadaan tanah ke tahap tenaga yang tinggi dan kekal dalam keadaan teruja.
Penguatan radiasi yang dirangsang: Apabila cahaya isyarat 1550nm input melalui serat erbium-doped, ion erbium-doped yang teruja akan memancarkan foton dengan radiasi yang dirangsang, dengan itu meningkatkan intensiti cahaya isyarat dan mencapai amplifikasi isyarat optik.
Mekanisme penguatan optik EDFA ini tidak memerlukan isyarat untuk ditukar menjadi isyarat elektrik, jadi ia mempunyai kelebihan keuntungan tinggi, bunyi rendah, dan penguatan jalur lebar, dan sangat sesuai untuk sistem komunikasi optik kapasiti besar.
Kekuatan output tepu yang tinggi dan tinggi
EDFA memberikan keuntungan yang tinggi dalam julat panjang gelombang 1550nm (umumnya sehingga 20-40dB), yang dapat mengimbangi kerugian dalam penghantaran serat optik jarak jauh.
Kuasa output biasanya boleh mencapai 10dbm hingga 30dbm, yang sesuai untuk pelbagai aplikasi rangkaian optik.
Angka bunyi rendah (NF)
Oleh kerana ciri-ciri pelepasan yang dirangsang oleh ion erbium-doped, EDFA mempunyai angka bunyi yang rendah (nilai tipikal adalah kira-kira 4.5-6dB), yang membantu mengekalkan kualiti isyarat optik.
Penguatan jalur lebar
Jalur lebar keuntungan Penguat Optik EDFA 1550nm Biasanya boleh meliputi 1530NM-1565NM (C band) atau 1570NM-1605NM (L band), yang sesuai untuk sistem WDM (Bahagian Gelombang Panjang) untuk mencapai amplifikasi secara serentak isyarat multi-gelombang.
Amplifikasi semua-optik, tiada penukaran fotoelektrik diperlukan
EDFA secara langsung boleh menguatkan isyarat optik tanpa menukarnya ke dalam isyarat elektrik dan mengubahnya, mengurangkan kerumitan sistem dan penggunaan kuasa dan meningkatkan kecekapan penghantaran.

Kebolehpercayaan yang tinggi dan kos penyelenggaraan yang rendah
Oleh kerana EDFA menggunakan serat optik sebagai medium keuntungan dan tidak mempunyai komponen penguatan elektronik yang kompleks di dalamnya, ia mempunyai kehidupan yang panjang dan kestabilan yang tinggi dan digunakan secara meluas dalam sistem komunikasi serat optik jarak jauh.
1. Komunikasi serat optik jarak jauh
Dalam sistem komunikasi serat optik, isyarat akan melemahkan kerana kehilangan serat optik semasa penghantaran. EDFA boleh digunakan sebagai penguat relay dalam garis batang serat, yang membolehkan isyarat dihantar ratusan atau bahkan beribu -ribu kilometer tanpa kerugian, dan digunakan secara meluas dalam:
Rangkaian Backbone
Rangkaian Kawasan Metropolitan (MAN) dan Rangkaian Kawasan Luas (WAN)
Sistem komunikasi kabel kapal selam
2. DWDM (Sistem Multiplexing Bahagian Panjang)
Teknologi Multiplexing Divisyen Panjang DWDM (DENSTACE LENGKAP) membolehkan pelbagai isyarat panjang gelombang dihantar dalam serat optik yang sama, meningkatkan kadar penggunaan serat optik. EDFA secara serentak dapat menguatkan isyarat panjang gelombang dalam band C atau band L, dan merupakan peranti teras dalam sistem DWDM.
3. CATV (TV kabel) penghantaran serat
Dalam rangkaian serat ke rumah (FTTH) dan TV kabel (CATV), 1550nm EDFA digunakan untuk penguatan pengedaran isyarat untuk menyokong pelbagai terminal pengguna untuk menerima isyarat video, audio dan data berkualiti tinggi.
4. Penginderaan LiDAR dan Fiber Optik
EDFA juga digunakan dalam sistem penderiaan lidar dan serat optik untuk menyediakan keupayaan penguatan optik yang kuat untuk pengesanan jarak jauh dan pengukuran ketepatan tinggi.
Dengan perkembangan teknologi komunikasi optik yang berterusan, 1550nm EDFA sedang berkembang ke arah prestasi yang lebih tinggi, penggunaan kuasa yang lebih rendah dan arah yang lebih pintar:
Teknologi mengepam yang lebih cekap
Gunakan laser pam 980nm kuasa yang lebih tinggi untuk meningkatkan kecekapan penguatan dan mengurangkan penggunaan kuasa.
Digabungkan dengan algoritma pengurusan pam maju, kawalan kuasa yang lebih tepat dapat dicapai.
Keupayaan penguatan wideband
Pada masa akan datang, EDFA akan terus memperluaskan jalur lebar keuntungan untuk menyokong sistem DWDM kapasiti yang lebih besar dan meningkatkan daya tarikan komunikasi serat optik.
Integrasi dan Miniaturisasi
Dengan menggabungkan dengan cip bersepadu optoelektronik (PIC), EDFA yang lebih padat dan lebih bersepadu dibangunkan untuk memenuhi keperluan pusat data dan rangkaian optik generasi akan datang.
Pengurusan Pintar dan Pemantauan Jauh
Mengamalkan sistem pemantauan AI dan pintar untuk merealisasikan peraturan kuasa masa nyata dan diagnosis kesalahan, dan meningkatkan kecekapan operasi rangkaian.
Sebagai peralatan teras dalam sistem komunikasi optik, penguat serat EDFA 1550nm memainkan peranan penting dalam komunikasi serat optik jarak jauh, sistem DWDM, rangkaian CATV dan penderiaan serat optik dengan keuntungan yang tinggi, bunyi bising yang rendah dan jalur lebar. Memandangkan permintaan untuk komunikasi optik terus berkembang, teknologi EDFA juga berkembang. Pada masa akan datang, ia akan berkembang ke arah kecekapan, kecerdasan, dan integrasi yang lebih besar, memberikan sokongan yang kuat untuk pembangunan rangkaian optik global.