EDFA
Les amplificateurs optiques sont la technologie critique pour les réseaux de communication optique, permettant la transmission de nombreux térabits de données sur des distances de quelques centaines de kilomètres à des milliers de kilomètres en surmontant la limitation de perte de fibre. En tant que premier amplificateur optique couramment utilisé dans les systèmes de communications optiques, l'EDFA a entraîné une croissance spectaculaire de la capacité de transmission avec le déploiement de systèmes WDM. Equipés des caractéristiques de puissance de sortie élevée, de gain élevé, de large bande passante, d'indépendance de polarisation et de faible bruit, les EDFA sont devenus l'un des composants clés utilisés dans le système de communication optique de nouvelle génération. Alors, qu'est-ce que l'EDFA? Connaissez-vous le principe de fonctionnement de l'EDFA?
Qu'est-ce que l'EDFA?
L'amplificateur à fibre dopée à l'erbium (EDFA) est un dispositif de répéteur optique qui est utilisé pour augmenter l'intensité des signaux optiques véhiculés par un système de communication à fibre optique. Une fibre optique est dopée avec l'erbium élément terre rare afin que la fibre de verre puisse absorber la lumière à une fréquence et émettre de la lumière à une autre fréquence.
Principe de fonctionnement EDFA
La fibre dopée à l'erbium (EDF) est au cœur de la technologie EDFA, qui est une fibre de silice conventionnelle dopée à l'erbium. Lorsque l'Erbium est illuminé avec de l'énergie lumineuse à une longueur d'onde appropriée (980 nm ou 1480 nm), il est motivé pour un état intermédiaire à longue durée de vie, puis il se désintègre à l'état fondamental en émettant de la lumière dans la bande 1525-1565 nm . L'erbium peut être pompé soit par une lumière de 980 nm, auquel cas il passe par un état de courte durée de vie instable avant de se désintégrer rapidement vers un état quasi-stable, soit par une lumière de 1480 nm, auquel cas il est directement excité vers l'état quasi-stable . Une fois à l'état quasi-stable, il se désintègre à l'état fondamental en émettant de la lumière dans la bande 1525-1565 nm. Ce processus de désintégration peut être stimulé par la lumière préexistante, entraînant ainsi une amplification. Le principe de fonctionnement EDFA est illustré dans la figure 1.
Figure 1: principe de fonctionnement de l'EDFA.
Configuration Baisc d'EDFA
La configuration EDFA est principalement composée d'un EDF, d'un laser de pompe et d'un composant (souvent appelé WDM) pour combiner le signal et la longueur d'onde de pompe afin qu'ils puissent se propager simultanément à travers l'EDF. En principe, les EDFA peuvent être conçus de telle sorte que l'énergie de la pompe se propage dans la même direction que le signal (pompage vers l'avant), dans la direction opposée au signal (pompage vers l'arrière) ou dans les deux sens ensemble. L'énergie de pompage peut être soit une énergie de pompage de 980 nm, une énergie de pompage de 1480 nm, soit une combinaison des deux. En pratique, la configuration EDFA la plus courante est la configuration de pompage direct utilisant une énergie de pompe de 980 nm, comme le montre la figure 2.
Figure 2: La configuration EDFA avec une énergie de pompe de 980 nm
Application de l'EDFA
Après avoir appris ce qu'est l'EDFA et le principe de fonctionnement de l'EDFA. Ensuite, nous discuterons des formulaires de demande et des champs d'application d'EDFA.
Amplificateur Booster
Lorsqu'il est utilisé comme amplificateur d'appoint, l'EDFA est déployé à la sortie d'un émetteur optique pour améliorer la puissance de sortie du signal à plusieurs longueurs d'onde ayant été multiplexé, comme le montre la figure 3. De cette manière, les distances de transmission de communication optique peuvent être étendues . Ce formulaire de demande place une demande de puissance de sortie plus élevée sur EDFA.
Figure 3: l'amplificateur d'appoint
Préamplificateur
Lorsqu'il est utilisé comme préamplificateur, l'EDFA a besoin des caractéristiques de faible bruit et de gain élevé. Étant équipé de ces fonctionnalités, l'EDFA peut améliorer considérablement la sensibilité d'un récepteur optique lorsqu'il est déployé à l'entrée d'un récepteur optique, comme le montre la figure 4.
Figure 4: Le préamplificateur
Amplificateur de ligne
Lorsqu'il est utilisé comme amplificateur de ligne, l'EDFA est capable de compenser périodiquement la perte de transmission des lignes. En remplacement du répéteur OEO, l'EDFA peut amplifier directement les signaux optiques transmis en lignes. De cette façon, nous résolvons les problèmes de goulot d'étranglement de l'échange photoélectrique pour jeter les bases d'un réseau tout optique (AON). La figure 5 montre cette application d'EDFA.
Figure 5: L'amplificateur de ligne
EDFA a les champs d'application suivants:
(1) L'EDFA peut être utilisé dans le système de communication optique haute capacité et haute vitesse. L'application d'EDFA est très constructive pour traiter les problèmes de faible sensibilité des récepteurs et de courtes distances de transmission en raison d'un manque de répéteur OEO.
(2) L'EDFA peut être utilisé dans un système de communication optique à longue distance. En utilisant EDFA, nous pouvons réduire considérablement les coûts de construction en augmentant l'espacement des répéteurs pour réduire la quantité de répéteurs régénératifs. Le système de communication optique longue distance comprend principalement le système de transmission optique du tronc terrestre et le système de transmission par câble à fibre optique sous-marin.
(3) L'EDFA peut être utilisé dans le système de réseau d'accès d'abonné à fibre optique. Si les distances de transmission sont trop longues, l'EDFA fonctionnera comme amplificateur de ligne pour compenser les pertes de transmission des lignes, augmentant ainsi considérablement le nombre d'abonnés.
(4) L'EDFA peut être utilisé dans un système de multiplexage par répartition en longueur d'onde (WDM), en particulier un système de multiplexage par répartition en longueur d'onde dense (DWDM). L'utilisation d'EDFA dans le système WDM est capable de résoudre les problèmes de perte d'insertion et de réduire les influences de la dispersion chromatique.
(5) L'EDFA peut être utilisé dans un système de télévision par antenne communautaire (CATV). Dans le système CATV, l'EDFA fonctionne comme l'amplificateur d'appoint pour améliorer considérablement la puissance d'entrée d'un émetteur optique. L'utilisation de l'EDFA pour compenser la perte d'insertion des répartiteurs de puissance optiques peut considérablement élargir l'échelle du réseau de distribution et augmenter le nombre d'abonnés.
Conclusion
De ce qui précède, nous avons une bonne compréhension de l'EDFA, y compris le principe de fonctionnement de l'EDFA et son application. Parmi les différentes technologies disponibles pour les amplificateurs optiques, la technologie EDFA est de loin la plus avancée. Aujourd'hui, EDFA est largement présent dans les réseaux de communication à fibre optique. Alors que les technologies de communication continuent d'être développées, l'EDFA deviendra le choix préféré pour les futurs amplificateurs optiques. Equipé des fonctionnalités de gain plat sur une large plage de gain dynamique, de faible bruit, de puissance de sortie à saturation élevée et de fonctionnement stable avec une excellente suppression des transitoires, l'EDFA jouera un rôle de plus en plus important dans le système de communication optique pour mieux servir les abonnés.