고급 광학 부품 – EDFA (Erbium-doped Fiber Amplifier)
장거리 DWDM 시스템과 같은 많은 광섬유 응용 분야에서는 광 신호 증폭이 필요합니다. 과거에는 100km마다 중간 지점에서 고가의 전자 중계기를 사용했습니다. 오늘날의 최신 장거리 DWDM 시스템은 여러 고급 광학 구성 요소를 사용하여 여러 중계기를 단일 광학 장치로 대체합니다. 실험실의 호기심이었던 광학 증폭기라고 불리는 이러한 광학 장치는 이제 현장 배치에서 널리 사용됩니다. 가장 일반적인 광 증폭기 중 하나는 EDFA (Erbium-doped Fiber Amplifier)입니다.
연구원들은 수많은 전자 중계기를 적은 수의 광 중계기로 대체하여 시스템 비용과 복잡성을 전반적으로 줄 이도록 EDFA를 개발했습니다. EDFA는 또한 다른 파장에 다른 소스를 추가하고 DWDM 멀티플렉서를 사용하여 단일 광섬유로 결합하여 간단한 시스템 업그레이드를 허용합니다.
EDFA에 사용되는 섬유에는 1550nm에서 빛을 증폭시키기 위해 원자 구조에서 적절한 에너지 수준을 갖는 희토류 원소 인 에르븀이 도핑되어 있습니다. 980nm 또는 1480nm "펌프"레이저는 에르븀 도핑 된 섬유에 에너지를 주입합니다. 1550nm에서 약한 신호가 섬유로 들어 오면, 광은 에르븀 원자를 자극하여 추가적인 1550nm 광으로서 저장된 에너지를 방출합니다. 이 과정은 신호가 섬유를 통과하면서 계속해서 에르븀이 도핑 된 영역에 도달 할 때까지 점점 더 강해집니다.
아래 그림은 고성능 광섬유 시스템의 중요한 요소 인 중간 단계 액세스가 가능한 2 단계 EDFA를 보여줍니다. 이 경우 두 개의 간단한 단일 스테이지 EDFA가 함께 패키지됩니다. 사용자는 제 1 스테이지 (EDFA)의 출력 및 제 2 스테이지 (EDFA)의 입력을 수신한다. 이러한 시스템은 전체 분산을 줄이기 위해 DCF (Dispersion-Compensating Fiber)와 같은 추가 요소를 주기적으로 사용해야합니다. 10dB 이상의 높은 삽입 손실은 DCF에 문제를 일으 킵니다. 2 단계 EDFA의 중간 단계 액세스 포인트에 DCF를 배치하면 시스템에 대한 유해한 영향이 줄어 듭니다. DCF의 높은 광학 손실 부분을 추가하더라도 사용자는 여전히 EDFA를 통해 상당한 이득을 실현합니다.
그림에서 광학 입력은 먼저 광학 아이솔레이터 # 1을 통과합니다.이 절연 기는 빛이 왼쪽에서 오른쪽으로 통과하도록합니다. 다음으로 빛은 WDM # 1을 통과합니다. WDM # 1은 980nm 펌프 파장을 제 1 길이의 어븀 도핑 된 섬유에 주입하는 수단을 제공한다. WDM # 1은 광 손실을 최소화하면서 광 입력 신호를 에르븀 도핑 된 섬유에 결합 할 수 있습니다.
980 nm 에너지는 에르븀 원자를 서서히 부패하는 여기 상태로 펌핑합니다. 1550nm 대역의 빛이 보통 수십 미터 길이 인 에르븀 도핑 된 섬유를 통과 할 때, 레이저와 매우 유사하게 방사선의 방출을 유발합니다. 이러한 방식으로 1550nm 광 입력 신호가 강도를 얻습니다. 에르븀-도핑 된 섬유의 출력은 광학 아이솔레이터 # 2를 거쳐 사용자가 이용할 수있게된다. 일반적으로, 중간 단계의 접근 지점은 일종의 분산 보상 장치에 연결됩니다. 그런 다음 라이트는 아이솔레이터 # 3 및 WDM # 2를 통과합니다. WDM # 2는 2 차 펌프 레이저의 1480nm 에너지를 2 차 길이의 에르븀 도핑 된 섬유의 타단에 결합하여 이득 및 출력 전력을 증가시킵니다. 마지막으로 빛은 아이솔레이터 # 4를 통과합니다.
EDFA는 광자가 신호를 증폭시키기 때문에 대부분의 활성 구성 요소를 피합니다. EDFA는 높은 출력 전력을 제공하므로 주어진 시스템 설계에서 더 적은 수의 앰프가 필요합니다. 가장 기본적인 EDFA 디자인 증폭기는 12nm의 매우 좁은 대역에서 빛을 발합니다. 이득 등화 필터를 추가하면 대역을 25nm 이상으로 증가시킬 수 있습니다. 다른 이국적인 도핑 된 섬유는 증폭 대역을 40 nm 이상으로 증가시킨다. 또한 EDFA의 데이터 속도 독립성은 시스템 업그레이드시 시작 및 수신 터미널 만 변경하면된다는 것을 의미합니다.
EDFA의 안정적인 성능은 장거리 고속 데이터 통신 기술 및 CATV 전달 시스템에 유용합니다. CATV 애플리케이션에서 EDFA는 광 분배기 전후에 신호를 증폭시켜 여러 광섬유를 통한 전송을위한 분할 신호를 증폭합니다. CATV 증폭기 제품 세부 사항을 보려면 여기를 클릭하십시오. 일반적으로, 광 증폭기의 경우, 전력 증폭기 / 부스터, 인라인 증폭기, 전치 증폭기 또는 광 네트워크에 대한 손실 보상의 네 가지 주요 응용 분야가 있습니다.