EDFA
Os amplificadores ópticos são a tecnologia crítica para as redes de comunicação óptica, permitindo a transmissão de muitos terabits de dados em distâncias de algumas centenas de quilômetros a milhares de quilômetros, superando a limitação de perda de fibra. Como o primeiro amplificador óptico comumente usado em sistemas de comunicações ópticas, o EDFA resultou em um crescimento dramático na capacidade de transmissão com a implantação de sistemas WDM. Equipados com os recursos de alta potência de saída, alto ganho, largura de banda larga, independência de polarização e baixo nível de ruído, os EDFAs se tornaram um dos principais componentes usados no sistema de comunicação óptica de nova geração. Então, o que é EDFA? Você conhece o princípio de funcionamento da EDFA?
O que é o EDFA?
O amplificador de fibra dopada com érbio (EDFA) é um dispositivo repetidor óptico utilizado para aumentar a intensidade dos sinais ópticos que são transportados através de um sistema de comunicações por fibra óptica. Uma fibra óptica é dopada com o elemento de terras raras érbio para que a fibra de vidro possa absorver luz em uma frequência e emitir luz em outra frequência.
Princípio de funcionamento do EDFA
A fibra dopada com érbio (EDF) é o cerne da tecnologia EDFA, que é uma fibra de sílica convencional dopada com Erbium. Quando o Erbium é iluminado com energia luminosa em um comprimento de onda adequado (980 nm ou 1480 nm), é motivado para um estado intermediário de longa duração e, em seguida, decai de volta ao estado fundamental emitindo luz dentro da faixa de 1525-1565 nm . O Erbium pode ser bombeado por uma luz de 980 nm, caso em que passa por um curto período de vida útil instável antes de decair rapidamente para um estado quase estável, ou por uma luz de 1480 nm, caso em que é diretamente excitado para o estado quase estável . Uma vez no estado quase estável, decai para o estado fundamental emitindo luz na faixa de 1525 a 1565 nm. Este processo de decaimento pode ser estimulado por luz pré-existente, resultando em amplificação. O princípio de funcionamento do EDFA é mostrado na Figura 1.
Figura 1: Princípio de funcionamento do EDFA.
Configuração Baisc do EDFA
A configuração do EDFA é composta principalmente de um EDF, um laser de bomba e um componente (geralmente chamado de WDM) para combinar o sinal e o comprimento de onda da bomba para que eles possam se propagar simultaneamente através do EDF. Em princípio, os EDFAs podem ser projetados de modo que a energia da bomba se propague na mesma direção que o sinal (bombeamento direto), na direção oposta ao sinal (bombeamento reverso) ou nas duas direções juntas. A energia da bomba pode ser 980 nm, 1480 nm ou uma combinação de ambos. Praticamente, a configuração EDFA mais comum é a configuração de bombeamento direto usando energia da bomba de 980 nm, conforme mostrado na Figura 2.
Figura 2: A configuração EDFA com energia da bomba de 980 nm
Aplicação do EDFA
Depois de aprender o que é o EDFA e o princípio de funcionamento do EDFA. A seguir, discutiremos os formulários de inscrição e os campos de inscrição do EDFA.
Amplificador de reforço
Quando usado como amplificador auxiliar, o EDFA é implantado na saída de um transmissor óptico para melhorar a potência de saída do sinal de comprimento de onda múltiplo, como mostra a Figura 3. Dessa maneira, as distâncias da transmissão óptica de comunicação podem ser estendidas . Este formulário de inscrição exige uma maior potência de saída no EDFA.
Figura 3: O amplificador auxiliar
Pré-amplificador
Quando usado como pré-amplificador, o EDFA precisa dos recursos de baixo ruído e alto ganho. Sendo equipado com esses recursos, o EDFA pode melhorar significativamente a sensibilidade de um receptor óptico quando implantado na entrada de um receptor óptico, como mostra a Figura 4.
Figura 4: O pré-amplificador
Amplificador de linha
Quando usado como amplificador de linha, o EDFA é capaz de compensar periodicamente a perda de linhas na transmissão. Como um substituto para o repetidor OEO, o EDFA pode amplificar diretamente os sinais ópticos transmitidos em linhas. Dessa forma, resolvemos os problemas de gargalo do intercâmbio fotoelétrico para estabelecer uma base para a rede totalmente óptica (AON). A Figura 5 mostra esta aplicação do EDFA.
Figura 5: O amplificador de linha
O EDFA possui os seguintes campos de aplicação:
(1) O EDFA pode ser empregado no sistema de comunicação óptica de alta capacidade e alta velocidade. A aplicação do EDFA é muito construtiva para lidar com os problemas de baixa sensibilidade dos receptores e curtas distâncias de transmissão devido à falta de repetidor OEO.
(2) O EDFA pode ser utilizado em sistemas de comunicação óptica de longo curso. Ao utilizar o EDFA, podemos reduzir drasticamente o custo de construção aumentando o espaçamento do repetidor para reduzir a quantidade de repetidores regenerativos. O sistema de comunicação óptica de longo curso inclui principalmente o sistema de transmissão óptica de tronco terrestre e o sistema de transmissão de cabo de fibra óptica submarino.
(3) O EDFA pode ser usado no sistema de rede de acesso de assinante de fibra óptica. Se as distâncias de transmissão forem muito longas, o EDFA funcionará como um amplificador de linha para compensar as perdas de transmissão de linhas, aumentando muito o número de assinantes.
(4) O EDFA pode ser empregado no sistema de multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM), especialmente no sistema de multiplexagem por divisão de comprimento de onda densa (DWDM). A utilização do EDFA no sistema WDM é capaz de resolver os problemas de perda de inserção e reduzir as influências da dispersão cromática.
(5) O EDFA pode ser utilizado no sistema de antena comunitária de televisão (CATV). No sistema CATV, o EDFA funciona como um amplificador auxiliar para melhorar significativamente a potência de entrada de um transmissor óptico. A utilização do EDFA para compensar a perda de inserção dos divisores ópticos de potência pode aumentar significativamente a escala da rede de distribuição e aumentar o número de assinantes.
Conclusão
Pelo exposto, temos um bom entendimento do EDFA, incluindo o princípio de trabalho do EDFA e sua aplicação. Das várias tecnologias disponíveis para amplificadores ópticos, a tecnologia EDFA é de longe a mais avançada. Atualmente, a EDFA está amplamente presente nas redes de comunicação por fibra óptica. À medida que as tecnologias de comunicação continuarem sendo desenvolvidas, o EDFA se tornará a escolha preferida para os futuros amplificadores ópticos. Sendo equipado com os recursos de ganho plano em uma ampla faixa de ganho dinâmico, baixo ruído, potência de saída de alta saturação e operação estável com excelente supressão de transientes, o EDFA desempenhará um papel cada vez mais importante no sistema de comunicação óptica para melhor atender os assinantes.
