เครื่องขยายสัญญาณไฟเบอร์ EDFA ขนาด 1550 นาโนเมตร: เทคโนโลยีหลักของการสื่อสารด้วยแสงสมัยใหม่

ในด้านการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงในปัจจุบัน เครื่องขยายสัญญาณแบบออปติคัล (เครื่องขยายสัญญาณแบบออปติคัล) ​​มีบทบาทสำคัญ และ 1550nm EDFA (เครื่องขยายสัญญาณไฟเบอร์ที่เจือเออร์เบียม) ​​เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีหลัก 1550nm EDFA เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ไฟเบอร์เจือเออร์เบียมเพื่อขยายสัญญาณแสงในช่วงความยาวคลื่น 1550 นาโนเมตร เส้นใยที่เจือด้วยเออร์เบียมเป็นเส้นใยนำแสงชนิดพิเศษที่มีธาตุแรร์เอิร์ธเจืออยู่ในแกนกลาง เมื่อความยาวคลื่นเฉพาะของแสงปั๊ม (ปกติคือ 980 นาโนเมตรหรือ 1480 นาโนเมตร) ถูกป้อนเข้าไปในเส้นใยที่เจือด้วยเออร์เบียม ไอออนของเออร์เบียมจะตื่นเต้นและปล่อยพลังงาน ดังนั้นจึงเป็นการขยายสัญญาณแสงความยาวคลื่น 1550 นาโนเมตรที่ส่งผ่านเส้นใย
แอมพลิฟายเออร์นี้ได้กลายเป็นตัวเลือกมาตรฐานในด้านการสื่อสารแบบออปติคอล เนื่องจากมีอัตราขยายสูง ลักษณะสัญญาณรบกวนต่ำ และการรองรับสัญญาณการส่งสัญญาณระยะไกลที่มั่นคง
หลักการสำคัญของ 1550nm EDFA คือรังสีกระตุ้น กระบวนการเฉพาะมีดังนี้:
ไอออนเออร์เบียมตื่นเต้นจากสถานะพื้นดินไปสู่สถานะพลังงานสูงโดยการสูบแสงที่ความยาวคลื่น 980 นาโนเมตรหรือ 1480 นาโนเมตร
เมื่อสัญญาณไฟส่องผ่านเส้นใยที่เจือด้วยเออร์เบียม ไอออนของเออร์เบียมที่ถูกกระตุ้นจะปล่อยพลังงานและขยายสัญญาณไฟ
ประสิทธิภาพการขยายของแอมพลิฟายเออร์จะถูกปรับตามความยาวของไฟเบอร์และความเข้มของไฟปั๊ม
ด้วยหลักการนี้ EDFA จึงสามารถขยายสัญญาณย่านความถี่กว้างได้อย่างมีประสิทธิภาพสูง

ในการสื่อสารทางไกล สัญญาณแสงจะค่อยๆ ลดทอนลงในระหว่างกระบวนการส่งสัญญาณ 1550nm EDFA สามารถขยายสัญญาณออปติคัลได้โดยตรงโดยไม่ต้องแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าก่อนการขยาย ซึ่งจะช่วยลดการใช้พลังงานและความซับซ้อนได้อย่างมาก
เทคโนโลยีมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความยาวคลื่นช่วยให้สามารถส่งสัญญาณหลายความยาวคลื่นพร้อมกันในไฟเบอร์ออปติกเส้นเดียว EDFA ขนาด 1550 นาโนเมตรสามารถขยายสัญญาณหลายความยาวคลื่นได้ในเวลาเดียวกัน ซึ่งช่วยเพิ่มขีดความสามารถของระบบได้อย่างมาก
ในระบบการตรวจจับใยแก้วนำแสงแบบกระจาย EDFA ขนาด 1550 นาโนเมตรสามารถเพิ่มสัญญาณการสะท้อนที่อ่อนแอและปรับปรุงความไวในการตรวจจับของระบบได้
เมื่อเปรียบเทียบกับไฟเบอร์แอมพลิฟายเออร์ประเภทอื่น EDFA ขนาด 1550 นาโนเมตรมีประสิทธิภาพสูงกว่าและมีช่วงเกนที่ 20-50dB ซึ่งเหมาะสำหรับสถานการณ์ที่หลากหลาย
ช่วงความยาวคลื่นในการใช้งานครอบคลุมย่านความถี่ C (1530nm-1565nm) และย่านความถี่ L (1565nm-1625nm) ซึ่งเหมาะสำหรับความต้องการของเครือข่ายการสื่อสารแบบออปติกกระแสหลักในปัจจุบัน
ค่าสัมประสิทธิ์เสียงรบกวนของ EDFA มักจะน้อยกว่า 5dB จึงรับประกันคุณภาพของสัญญาณที่ขยายสูง
ความทนทานของวัสดุไฟเบอร์เจือเออร์เบียมช่วยให้อุปกรณ์ EDFA ทำงานได้อย่างเสถียรเป็นเวลานาน และไม่ไวต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิโดยรอบ
ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีการสื่อสารด้วยแสง เครื่องขยายสัญญาณไฟเบอร์ EDFA ขนาด 1550 นาโนเมตรก็มีการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องเช่นกัน ต่อไปนี้เป็นแนวโน้มสำคัญหลายประการ:
EDFA ในอนาคตจะมุ่งมั่นที่จะบรรลุการส่งออกพลังงานที่สูงขึ้น เพื่อตอบสนองความต้องการของการสื่อสารทางไกลพิเศษและความหนาแน่นสูง
เพื่อปรับให้เข้ากับการออกแบบอุปกรณ์ที่มีขนาดกะทัดรัดมากขึ้น EDFA กำลังมุ่งสู่การย่อขนาดและการทำให้เป็นโมดูล ซึ่งง่ายต่อการรวมเข้ากับอุปกรณ์เครือข่ายออปติกต่างๆ
ด้วยการปรับปรุงวัสดุเติมและเทคโนโลยีการปั๊ม EDFA ในอนาคตอาจบรรลุช่วงความยาวคลื่นที่กว้างขึ้นและรองรับโปรโตคอลการสื่อสารประเภทต่างๆ มากขึ้น
เมื่อรวมกับปัญญาประดิษฐ์และการควบคุมเครือข่าย EDFA อัจฉริยะจะสามารถปรับอัตราขยายแบบเรียลไทม์ตามการเปลี่ยนแปลงของการรับส่งข้อมูลและสภาพแวดล้อม ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของเครือข่าย
ในฐานะเทคโนโลยีหลักในระบบสื่อสารด้วยแสง เครื่องขยายสัญญาณไฟเบอร์ EDFA 1550nm ไม่เพียงแต่แก้ปัญหาการลดทอนสัญญาณทางไกลเท่านั้น แต่ยังเป็นรากฐานที่มั่นคงสำหรับการสื่อสารสมัยใหม่ที่มีความจุขนาดใหญ่และมีความเร็วสูงอีกด้วย ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่อง EDFA ขนาด 1550 นาโนเมตรจะมีบทบาทสำคัญในเครือข่ายการสื่อสารแบบออปติกในอนาคต และมีส่วนช่วยในการเชื่อมต่อโครงข่ายข้อมูลทั่วโลกมากขึ้น