Cydrannau Optegol Uwch - Mwyhadur Ffibr wedi'i dopio Erbium (EDFA)
Mae angen ymhelaethu ar y signal optegol ar lawer o gymwysiadau ffibr optig, megis systemau DWDM pellter hir. Yn y gorffennol, roedd hyn yn golygu defnyddio ailadroddwyr electronig drud ar bwyntiau canolradd bob 100 km. Mae systemau DWDM pellter hir modern heddiw yn defnyddio sawl cydran optegol ddatblygedig i ddisodli ailadroddwyr lluosog gydag un ddyfais optegol. Mae'r dyfeisiau optegol hyn, a elwir yn fwyhaduron optegol, unwaith yn chwilfrydedd labordy yn unig, bellach yn gweld defnydd eang wrth ddefnyddio caeau. Un o'r chwyddseinyddion optegol mwyaf cyffredin yw Mwyhadur Ffibr wedi'i dopio Erbium (EDFA).
Datblygodd ymchwilwyr EDFA i ddisodli nifer o ailadroddwyr electronig gyda llai o ailadroddwyr optegol, gan leihau cost a chymhlethdod y system yn gyffredinol. Mae EDFAs hefyd yn caniatáu uwchraddio systemau syml trwy ychwanegu ffynonellau ychwanegol at wahanol donfeddau a'u cyfuno ar un ffibr gan ddefnyddio amlblecsydd DWDM.
Mae'r ffibr a ddefnyddir mewn EDFA wedi'i dopio ag erbium, elfen ddaear brin sydd â'r lefelau egni priodol yn ei strwythur atomig i ymhelaethu ar olau yn 1550 nm. Mae laser “pwmp” 980 nm neu 1480 nm yn chwistrellu egni i'r ffibr wedi'i dopio erbium. Pan fydd signal gwan yn 1550 nm yn mynd i mewn i'r ffibr, mae'r golau'n ysgogi'r atomau erbium i ryddhau eu hynni sydd wedi'i storio fel golau 1550 nm ychwanegol. Mae'r broses hon yn parhau wrth i'r signal basio'r ffibr i lawr, gan dyfu'n gryfach ac yn gryfach nes iddo gyrraedd y rhanbarth sydd wedi'i dopio erbium.
Mae'r ffigur isod yn dangos EDFA dau gam gyda chyflymder canol cam, elfen bwysig o systemau optig ffibr perfformiad uchel iawn. Yn yr achos hwn, mae dau EDFA un cam syml yn cael eu pecynnu gyda'i gilydd. Mae'r defnyddiwr yn derbyn allbwn y EDFA cam cyntaf a mewnbwn yr ail gam EDFA. Yn aml, mae'r systemau hyn yn gofyn am ddefnyddio elfennau ychwanegol o bryd i'w gilydd, fel Ffibr Iawndal Gwasgariad (DCF), er mwyn lleihau'r gwasgariad cyffredinol. Mae colled mewnosod uchel o 10 dB neu fwy yn gwneud DCF yn broblemus. Mae gosod y DCF ym mhwynt mynediad canol cam yr EDFA dau gam yn lleihau effeithiau niweidiol ar y system. Mae'r defnyddiwr yn dal i sylweddoli enillion sylweddol trwy'r EDFA, hyd yn oed gyda'r darn colli optegol uchel o DCF.
Yn y ffigur, mae'r mewnbwn optegol yn mynd yn gyntaf trwy ynysydd optegol # 1, y mae onlu yn caniatáu i olau basio o'r chwith i'r dde. Nesaf mae'r golau yn mynd trwy WDM # 1. Mae WDM # 1 yn darparu ffordd o chwistrellu'r donfedd pwmp 980 nm i mewn i hyd cyntaf ffibr wedi'i dopio erbium. Mae WDM # 1 hefyd yn caniatáu cyplysu'r signal mewnbwn optegol i'r ffibr wedi'i dopio erbium heb fawr o golled optegol.
Mae'r egni 980 nm yn pwmpio'r atomau erbium i gyflwr cynhyrfus sy'n pydru'n araf. Pan fydd golau yn y band 1550 nm yn teithio trwy'r ffibr wedi'i dopio erbium, sydd fel arfer yn ddegau o fetrau o hyd, mae'n achosi allyriad ymbelydredd wedi'i ysgogi, yn debyg iawn i laser. Yn y modd hwn, mae'r signal mewnbwn optegol 1550 nm yn ennill cryfder. Yna mae allbwn y ffibr wedi'i dopio erbium yn mynd trwy ynysydd optegol # 2, sy'n dod ar gael i'r defnyddiwr. Yn nodweddiadol, mae'r pwynt acess canol cam yn cysylltu â rhyw fath o ddyfais digolledu gwasgariad. Yna mae'r golau'n teithio trwy ynysydd # 3 a'r WDM # 2. Mae WDM # 2 yn cyplysu egni 1480 nm o laser ail bwmp i ben arall ail hyd o ffibr wedi'i dopio erbium, gan gynyddu pŵer ennill ac allbwn. Yn olaf, mae'r golau'n teithio trwy ynysydd # 4.
Mae EDFAs yn osgoi'r rhan fwyaf o gydrannau gweithredol oherwydd bod ffotonau'n chwyddo'r signal. Mae'r EDFA yn darparu pŵer allbwn uchel, sy'n gofyn am lai o fwyhaduron mewn dyluniad system benodol. Mae'r chwyddseinyddion dylunio EDFA mwyaf sylfaenol yn goleuo dros fand eithaf cul: 12 nm. Gall ychwanegu hidlwyr cydraddoli ennill gynyddu'r band i fwy na 25 nm. Mae ffibrau dop egsotig eraill yn cynyddu'r band ymhelaethu i 40 nm neu fwy. At hynny, mae annibyniaeth cyfradd data mewn EDFAs yn golygu bod uwchraddio system yn gofyn am newid y lansiad yn unig a derbyn terfynellau.
Mae perfformiad dibynadwy EDFA yn ei gwneud yn ddefnyddiol mewn systemau cyfathrebu ffibr optig cyfradd data hir a systemau cyflenwi CATV. Mewn cymwysiadau CATV, mae EDFAs yn rhoi hwb i'r signal cyn ac ar ôl holltwr optegol i chwyddo'r signal hollt i'w drosglwyddo dros sawl ffibrau. Edrychwch ar fanylion cynnyrch mwyhadur CATV yma. Yn gyffredinol, mae pedwar cymhwysiad mawr yn bodoli ar gyfer chwyddseinyddion optegol: mwyhadur / atgyfnerthu pŵer, mwyhadur mewn-lein, cyn-fwyhadur neu ddigollediadau colled ar gyfer rhwydweithiau optegol.
