DWDM ist eine Übertragungstechnologie in der Glasfaserkommunikation. Es nutzt eine Glasfaser zur gleichzeitigen Übertragung mehrerer optischer Trägersignale unterschiedlicher Wellenlänge und teilt den von der Glasfaser genutzten Wellenlängenbereich in mehrere Kanäle auf. Der Kanal überträgt optische Signale. Daher hat DWDM die Übertragungskapazität des optischen Kommunikationssystems erheblich verbessert. Das Erscheinen eines Erbium-dotierten Faserverstärkers (EDFA) erweitert die optische DWDM-Signalübertragung.
1. Einführung in das Prinzip von EDFA
Erbium (Er) ist ein Seltenerdelement. Bei der Herstellung einer optischen Faser wird ein bestimmter Anteil an Erbiumelementen hinzugefügt, um eine mit Erbium dotierte optische Faser zu bilden, die eine Verstärkungswirkung hat. Erbiumionen haben drei Arbeitsenergieniveaus: E1, E2 und E3. Unter diesen hat E1 das niedrigste Energieniveau und wird Grundzustand genannt; E2 ist der metastabile Zustand; E3 hat das höchste Energieniveau und geht in den angeregten Zustand über. Wenn es nicht durch Licht angeregt wird, befindet es sich auf dem niedrigsten Energieniveau E1. Wenn der Laser der Pumplichtquelle zur kontinuierlichen Anregung der Erbium-dotierten Faser verwendet wird, springen die Teilchen im Grundzustand bei Energiegewinn auf ein höheres Energieniveau. Wenn es von E1 zu E3 übergeht, wird das Teilchen, da es auf dem Energieniveau von E3 instabil ist, ohne Strahlung schnell auf das metastabile Energieniveau übergehen, und die Lebensdauer des Teilchens auf diesem Energieniveau ist aufgrund der Pumpe relativ lang Lichtquelle Bei kontinuierlicher Anregung nimmt die Anzahl der Teilchen auf dem Energieniveau E2 weiter zu, während die Anzahl der Teilchen auf dem Energieniveau E1 abnimmt. Wenn die Photonenenergie des optischen Eingangssignals genau der Energieniveaudifferenz zwischen E2 und E1 entspricht, gehen die Teilchen im metastabilen Zustand in Form stimulierter Strahlung in den Grundzustand über und strahlen dieselben Photonen wie die Photonen ab im optischen Eingangssignal, wodurch die Anzahl der Photonen stark erhöht wird, wodurch das Eingangssignallicht zu einem starken Ausgang in der Erbium-dotierten Faser wird. Das optische Signal realisiert die direkte Lichtverstärkung.
Damit sind natürlich auch bestimmte Anforderungen an die Arbeitswellenlänge der Pumplichtquelle verbunden. Die obige Abbildung zeigt das Absorptionsspektrum von Erbiumionen, aus dem ersichtlich ist, dass es Absorptionsbänder bei Wellenlängen von 650 nm, 800 nm, 980 nm und 1480 nm gibt und in diesen Frequenzbändern verwendet werden kann. Sie gilt als Arbeitswellenlänge der EDFA-Pumplichtquelle. Nach dem Vergleich von Faktoren wie Effizienz eignen sich jedoch 980-nm- und 1480-nm-Halbleiterlaser besser als Pumplichtquellen fürEDFA. Im Vergleich zu 1480 nm weist 980 nm eine hohe Verstärkung und ein geringes Rauschen auf und ist derzeit die bevorzugte Pumpwellenlänge für Faserverstärker. Es gibt viele Arten von Pumpmethoden, die in EDFA verwendet werden. Es wird hauptsächlich benannt, ob die von der Pumplichtquelle ausgegebene Energie in der gleichen Richtung wie die eingegebene optische Signalenergie in die mit Erbium dotierte Faser injiziert wird. Es kann in Vorwärtspumpen und Rückwärtspumpen unterteilt werden. Weg und Zwei-Wege-Pumpweg.
Die bidirektionale Pumpmethode bietet die Vorteile des Vorwärtspumpens und des Rückwärtspumpens, sodass mit dieser Methode nicht nur das Pumplicht gleichmäßig in der Glasfaser verteilt werden kann, sondern auch aus Sicht der Ausgangsleistung die Ausgangsleistung des Einzelpumpens 14 dBm beträgt Die Ausgangsleistung des bidirektionalen Pumpens beträgt 14 dBm. Die Pumpe kann l 7dBm erreichen. Darüber hinaus hat das bidirektionale Pumpen die beste Verstärkungseffizienz und das kodirektionale Pumpen das geringste Rauschen.
2. Anwendung von EDFA im DWDM-System
2.1. EDFA wird als Vorverstärker verwendet
Auf der Empfangsseite des Wellenlängenmultiplexers muss vor dem Demultiplexer ein rauscharmer optischer Vorverstärker konfiguriert werden, um den Einfügungsverlust des Demultiplexers und die Verringerung der Empfängerempfindlichkeit aufgrund der Erhöhung der Rate zu kompensieren. Auf der Empfangsseite wird EDFA als Vorverstärker für PIN und APD verwendet. Wenn die Kanalrate bis zu 2,5 Gbit/s beträgt, kann die Empfindlichkeit des Empfängers im Vergleich zu keinem optischen Vorverstärker um etwa das Zehnfache erhöht werden.
2.2. EDFA wird als Booster-Verstärker verwendet
EDFA wird als Booster-Verstärker verwendet, der die Vorteile einer großen Ausgangsleistung, eines stabilen Ausgangs, eines geringen Rauschens, eines breiten Verstärkungsfrequenzbands und einer einfachen Überwachung bietet. Es wird am optischen Sender platziert, um das Signal des optischen Senders direkt zu verstärken. Leistungsverstärker können einzeln oder in Kombination verwendet werden. Nach der Verstärkung durch EDFA kann die Ausgangsleistung des sendenden Endes um etwa eine Größenordnung erhöht werden, was die in die Faser eintretende Leistung erheblich verbessert.
2.3. EDFA wird als Leitungsverstärker verwendet
In optischen Kommunikationssystemen begrenzen Dispersion und Verlust die Entfernung und Kapazität der Kommunikation. Um den Einfluss der Dispersion zu reduzieren, kann eine Dispersionskompensation durchgeführt werden. Nach dem Hinzufügen der Dispersionskompensationsfaser erhöht sich die Einfügungsdämpfung erheblich, sodass die Einfügungsdämpfung mit einem optischen Verstärker kompensiert werden muss. BenutzenEDFAals Leitungsverstärker kann die Regenerationsdistanz deutlich erhöhen und auch teure optische Repeater ersetzen.
3. Fazit
DWDM ist ein spezielles Multiplexverfahren im Glasfaserkommunikationssystem. Mit dieser Methode kann der große verlustarme Bereich der Glasfaser voll ausgenutzt werden und der Anstieg kann problemlos verdoppelt werden, ohne dass die vorhandenen installierten Glasfaser-Kommunikationsleitungen geändert werden müssen. Die Kapazität von Glasfaser-Kommunikationssystemen. Mittlerweile sind EDFA und DWDM zum Mainstream der Entwicklung von Hochgeschwindigkeits-Glasfaser-Kommunikationsnetzwerken geworden und repräsentieren eine neue Generation der Glasfaser-Kommunikationstechnologie.
