เครื่องขยายเสียงไฟเบอร์ EDFA 1550Nm: เทคโนโลยีสำคัญและการพัฒนาในอนาคตของเครือข่ายการสื่อสารด้วยแสงในอนาคต

ในระบบการสื่อสารด้วยแสงที่ทันสมัยเพื่อที่จะเอาชนะปัญหาการลดทอนของสัญญาณแสงในการส่งผ่านทางไกลการใช้แอมป์ออปติคัลได้กลายเป็นเทคโนโลยีหลัก ในหมู่พวกเขา EDFA 1550Nm (แอมพลิฟายเออร์ไฟเบอร์ที่มีเจือด้วยเออร์เบียม) เป็นหนึ่งที่พบมากที่สุดและใช้กันอย่างแพร่หลาย เนื่องจากความยาวคลื่น 1550nm อยู่ในหน้าต่างที่สูญเสียไปต่ำของการสื่อสารด้วยแสงไฟเบอร์เทคโนโลยี EDFA สามารถเพิ่มระยะการส่งสัญญาณอย่างมากและกลายเป็นอุปกรณ์สำคัญในเครือข่ายการสื่อสารแบบออพติคอล
EDFA เป็นแอมพลิฟายเออร์ออปติคัลที่ใช้ไฟเบอร์ Erbium-doped (EDF) หลักการทำงานหลักของมันคือการกระตุ้นไอออน Erbium-doped ผ่านเลเซอร์ปั๊มเพื่อขยายสัญญาณออปติคัลอินพุตภายในช่วงความยาวคลื่น 1550nm กระบวนการเฉพาะมีดังนี้:
การกระตุ้นของปั๊ม: EDFA มักจะใช้เลเซอร์ปั๊ม 980nm หรือ 1480nm เพื่อให้พลังงาน
การเปลี่ยนระดับพลังงาน: แสงปั๊มกระตุ้นไอออนที่เจือด้วยเออร์เบียมทำให้พวกเขาเปลี่ยนจากสถานะพื้นดินเป็นระดับพลังงานสูงและยังคงอยู่ในสถานะที่ตื่นเต้น
การขยายการแผ่รังสีที่ถูกกระตุ้น: เมื่ออินพุตสัญญาณสัญญาณ 1550nm ผ่านเส้นใย Erbium-doped ไอออน Erbium-doped ที่น่าตื่นเต้นจะปล่อยโฟตอนโดยการแผ่รังสีที่ถูกกระตุ้นซึ่งจะช่วยเพิ่มความเข้มของแสงสัญญาณและการขยายสัญญาณแสง
กลไกการขยายแสงของ EDFA นี้ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนสัญญาณเป็นสัญญาณไฟฟ้าดังนั้นจึงมีข้อดีของการได้รับสูงเสียงรบกวนต่ำและการขยายบรอดแบนด์และเหมาะสำหรับระบบการสื่อสารด้วยแสงขนาดใหญ่
อัตราขยายสูงและกำลังขับอิ่มตัวสูง
EDFA ให้ผลกำไรสูงในช่วงความยาวคลื่น 1550Nm (โดยทั่วไปสูงถึง 20-40dB) ซึ่งสามารถชดเชยการสูญเสียการส่งผ่านเส้นใยออพติคอลทางไกลได้อย่างมีประสิทธิภาพ
โดยปกติแล้วกำลังเอาต์พุตสามารถเข้าถึง 10dbm ถึง 30dbm ซึ่งเหมาะสำหรับแอปพลิเคชันเครือข่ายออพติคอลที่หลากหลาย
ตัวเลขเสียงรบกวนต่ำ (NF)
เนื่องจากลักษณะการปล่อยก๊าซที่ถูกกระตุ้นของไอออนที่เจือด้วยเออร์เบียม EDFA มีตัวเลขเสียงรบกวนต่ำ (ค่าทั่วไปประมาณ 4.5-6dB) ซึ่งช่วยรักษาคุณภาพของสัญญาณแสง
การขยายบรอดแบนด์
แบนด์วิดท์ที่ได้รับ 1550nm EDFA Optical Amplifier โดยปกติจะสามารถครอบคลุม 1530nm-1565nm (วง C) หรือ 1570nm-1605nm (L Band) ซึ่งเหมาะสำหรับระบบ WDM (มัลติเพนซ์ความยาวคลื่น) เพื่อให้ได้การขยายสัญญาณหลายคลื่นความยาวคลื่นพร้อมกัน
การขยายแบบออพติคอลทั้งหมดไม่จำเป็นต้องมีการแปลงโฟโตอิเล็กทริก
EDFA สามารถขยายสัญญาณออปติคัลโดยตรงโดยไม่ต้องแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าและปรับปรุงใหม่ลดความซับซ้อนของระบบและการใช้พลังงานและปรับปรุงประสิทธิภาพการส่งผ่าน

ความน่าเชื่อถือสูงและค่าบำรุงรักษาต่ำ
เนื่องจาก EDFA ใช้ใยแก้วนำแสงเป็นตัวกลางที่ได้รับและไม่มีส่วนประกอบการขยายอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อนภายในจึงมีอายุการใช้งานที่ยาวนานและมีความเสถียรสูงและใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบการสื่อสารเส้นใยออพติคอลทางไกล
1. การสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงระยะยาว
ในระบบการสื่อสารไฟเบอร์ออปติคอลสัญญาณจะลดทอนเนื่องจากการสูญเสียไฟเบอร์ออพติคอลในระหว่างการส่ง EDFA สามารถใช้เป็นแอมพลิฟายเออร์รีเลย์ในสายไฟเบอร์ลำตัวช่วยให้สัญญาณถูกส่งไปหลายร้อยหรือหลายพันกิโลเมตรโดยไม่สูญเสียและใช้กันอย่างแพร่หลายใน:
เครือข่ายกระดูกสันหลัง
Network Area Metropolitan Area (MAN) และ Wide Area Network (WAN)
ระบบสื่อสารเคเบิลใต้น้ำ
2. ระบบ DWDM (การแบ่งความยาวคลื่นหนาแน่น)
เทคโนโลยี DWDM (มัลติเพล็กซ์ความยาวคลื่นที่หนาแน่น) ช่วยให้สัญญาณความยาวคลื่นหลายสัญญาณสามารถส่งในใยแก้วนำแสงเดียวกันปรับปรุงอัตราการใช้งานของเส้นใยออพติคอล EDFA สามารถขยายสัญญาณความยาวคลื่นหลายอย่างพร้อมกันในวง C หรือ L Band และเป็นอุปกรณ์หลักในระบบ DWDM
3. CATV (เคเบิลทีวี) การส่งผ่านไฟเบอร์
ในเครือข่ายไฟเบอร์ถึงบ้าน (FTTH) และเคเบิลทีวี (CATV) เครือข่าย EDFA 1550Nm ใช้สำหรับการขยายสัญญาณการกระจายสัญญาณเพื่อรองรับเทอร์มินัลผู้ใช้หลายแห่งเพื่อรับสัญญาณวิดีโอเสียงและข้อมูลที่มีคุณภาพสูง
4. การตรวจจับ LIDAR และไฟเบอร์ออปติก
EDFA ยังใช้ในระบบตรวจจับ LIDAR และไฟเบอร์ออปติกเพื่อให้ความสามารถในการขยายแสงที่ทรงพลังสำหรับการตรวจจับทางไกลและการวัดความแม่นยำสูง
ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีการสื่อสารด้วยแสง EDFA 1550Nm กำลังพัฒนาไปสู่ประสิทธิภาพที่สูงขึ้นการใช้พลังงานที่ลดลงและทิศทางที่ชาญฉลาดยิ่งขึ้น:
เทคโนโลยีการสูบน้ำที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น
ใช้เลเซอร์ปั๊มขนาด 980nm ที่สูงขึ้นเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการขยายและลดการใช้พลังงาน
เมื่อรวมกับอัลกอริทึมการจัดการปั๊มขั้นสูงสามารถควบคุมพลังงานได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น
ความสามารถในการขยายส่วนกว้าง
ในอนาคต EDFA จะขยายแบนด์วิดท์ Gain เพื่อรองรับระบบ DWDM ที่มีความจุที่ใหญ่ขึ้นและปรับปรุงปริมาณงานของการสื่อสารเส้นใยออพติคอล
การบูรณาการและการย่อขนาด
ด้วยการรวมกับชิปรวม OptoElectronic (PIC) EDFA ที่มีขนาดกะทัดรัดและบูรณาการมากขึ้นได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการของศูนย์ข้อมูลและเครือข่ายออพติคอลรุ่นต่อไป
การจัดการอัจฉริยะและการตรวจสอบระยะไกล
นำระบบตรวจสอบ AI และอัจฉริยะมาใช้เพื่อตระหนักถึงการควบคุมพลังงานแบบเรียลไทม์และการวินิจฉัยข้อผิดพลาดและปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานของเครือข่าย
ในฐานะที่เป็นอุปกรณ์หลักในระบบการสื่อสารด้วยแสงแอมพลิฟายเออร์ไฟเบอร์ EDFA 1550Nm มีบทบาทสำคัญในการสื่อสารเส้นใยออพติคอลทางไกล, ระบบ DWDM, เครือข่าย CATV และการตรวจจับเส้นใยออพติคอลด้วยการเพิ่มขึ้นสูงเสียงรบกวนต่ำและการขยายบรอดแบนด์ เมื่อความต้องการการสื่อสารทางแสงยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่องเทคโนโลยี EDFA ก็มีการพัฒนาเช่นกัน ในอนาคตมันจะพัฒนาไปในทิศทางของประสิทธิภาพสติปัญญาและการบูรณาการที่มากขึ้นให้การสนับสนุนที่แข็งแกร่งสำหรับการพัฒนาเครือข่ายออปติคัลทั่วโลก