ส่วนประกอบออปติคัลขั้นสูง - แอมพลิไฟเออร์เสริมใยแก้วเออร์เบียม (EDFA)
แอพพลิเคชั่นใยแก้วนำแสงจำนวนมากเช่นระบบ DWDM ระยะไกลต้องมีการขยายสัญญาณแสง ในอดีตสิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการใช้เครื่องอิเล็คทรอนิคส์ราคาแพงที่จุดกึ่งกลางทุก ๆ 100 กม. ระบบ DWDM ระยะไกลที่ทันสมัยในปัจจุบันใช้ส่วนประกอบออปติคัลขั้นสูงหลายชิ้นเพื่อแทนที่ตัวทำซ้ำหลายตัวด้วยอุปกรณ์ออพติคัลเดียว อุปกรณ์ออพติคอลเหล่านี้ซึ่งเรียกว่า แอมพลิฟายเออร์ออปติคัล ครั้งหนึ่งเคยเป็นวิทยากรในห้องทดลองตอนนี้เห็นการใช้อย่างแพร่หลายในการปรับใช้ภาคสนาม หนึ่งในแอมพลิฟายเออร์ออพติคอลที่พบมากที่สุดคือแอมพลิฟายเออร์ใยแก้วนำแสงของเออร์เบียม
นักวิจัยพัฒนา EDFA เพื่อแทนที่ตัวทำซ้ำอิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากด้วยตัวทำซ้ำทางแสงจำนวนน้อยลงโดยรวมลดค่าใช้จ่ายของระบบและความซับซ้อน EDFAs ยังอนุญาตให้อัปเกรดระบบได้ง่ายโดยการเพิ่มแหล่งข้อมูลเพิ่มเติมให้กับความยาวคลื่นที่แตกต่างกันและรวมเข้ากับเส้นใยเดี่ยวโดยใช้ มัลติเพล็กเซอร์ DWDM
เส้นใยที่ใช้ใน EDFA นั้นถูกเจือด้วยเออร์เบียมซึ่งเป็นธาตุดินหายากที่มีระดับพลังงานที่เหมาะสมในโครงสร้างอะตอมเพื่อขยายแสงที่ 1550 นาโนเมตร เลเซอร์“ ปั๊ม” 980 nm หรือ 1480 nm nm จะอัดพลังงานเข้าไปในไฟเบอร์ที่เจือด้วยเออร์เบียม เมื่อสัญญาณอ่อนลงที่ 1,450 นาโนเมตรเข้าสู่เส้นใยแสงจะกระตุ้นให้เออร์เบียมอะตอมปล่อยพลังงานที่เก็บไว้ของพวกเขาเป็นแสงเพิ่มเติม 1550 นาโนเมตร กระบวนการนี้จะดำเนินต่อไปเมื่อสัญญาณผ่านเส้นใยเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ และแข็งแรงขึ้นเรื่อย ๆ จนกว่าจะถึงบริเวณที่มีสารเออร์เบียม
รูปด้านล่างแสดง EDFA แบบสองขั้นตอนซึ่งมี acess ขั้นกลางซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญของระบบใยแก้วนำแสงประสิทธิภาพสูง ในกรณีนี้ EDFA แบบขั้นตอนเดียวสองชุดจะถูกรวมเข้าด้วยกัน ผู้ใช้จะได้รับเอาต์พุตของ EDFA ขั้นแรกและอินพุตของ EDFA ขั้นที่สอง ระบบเหล่านี้มักต้องการการใช้องค์ประกอบเพิ่มเติมเป็นระยะ ๆ เช่น Dispersion-Compensating Fiber (DCF) เพื่อลดการกระจายโดยรวม การสูญเสียการแทรกสูงถึง 10 dB หรือมากกว่าทำให้ DCF มีปัญหา การวาง DCF ที่จุดเชื่อมต่อกลางเวทีของ EDFA สองขั้นตอนจะช่วยลดผลกระทบที่เป็นอันตรายต่อระบบ ผู้ใช้ยังคงตระหนักถึงการเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญผ่าน EDFA แม้จะมีชิ้นส่วนการสูญเสียแสงสูงของ DCF
ในรูปอินพุตแสงผ่านแรกผ่านตัวแยกแสง # 1 ซึ่ง onlu ช่วยให้แสงผ่านจากซ้ายไปขวา ถัดไปแสงผ่าน WDM # 1 WDM # 1 เป็นเครื่องมือในการฉีดความยาวคลื่น 980 nm สู่ความยาวแรกของเส้นใยเออร์เบียมเจือ WDM # 1 ยังอนุญาตให้เชื่อมต่อสัญญาณอินพุตออปติคัลเข้ากับเส้นใยเออร์เบียมเจือด้วยการสูญเสียแสงน้อยที่สุด
พลังงาน 980 นาโนเมตรนั้นจะทำให้อะตอมของเออร์เบียมอยู่ในสภาพที่สลายตัวและตื่นเต้นอย่างช้าๆ เมื่อแสงในย่าน 1550 นาโนเมตรเคลื่อนที่ผ่านเออร์เบียมที่เจือด้วยเส้นใยซึ่งโดยปกติจะมีความยาวหลายสิบเมตรมันทำให้เกิดการปล่อยรังสีที่กระตุ้นเหมือนเลเซอร์ ด้วยวิธีนี้สัญญาณอินพุตแบบออปติคอล 1550 นาโนเมตรจะเพิ่มความแข็งแรง เอาท์พุตของไฟเบอร์ที่เจือด้วยเออร์เบียมจะผ่านตัวแยกแสง # 2 ซึ่งผู้ใช้สามารถใช้งานได้ โดยปกติแล้วจุด acess ขั้นกลางจะเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ชดเชยการกระจายบางประเภท แสงเดินทางผ่านตัวแยกสาย # 3 และ WDM # 2 WDM # 2 คู่กับ 1,380 nm พลังงานจากเลเซอร์ปั๊มที่สองเข้าสู่ปลายอีกด้านหนึ่งของความยาวที่สองของเส้นใยเออร์เบียม - เจือเพิ่มความได้รับและกำลังขับ ในที่สุดแสงก็เดินทางผ่าน Isolator # 4
EDFAs หลีกเลี่ยงส่วนประกอบที่แอคทีฟส่วนใหญ่เนื่องจากโฟตอนขยายสัญญาณ EDFA ให้กำลังขับสูงซึ่งต้องการแอมพลิฟายเออร์น้อยลงในการออกแบบระบบที่กำหนด แอมพลิฟายเออร์ออกแบบ EDFA พื้นฐานที่สว่างที่สุดในย่านความถี่ที่ค่อนข้างแคบ: 12 นาโนเมตร การเพิ่มตัวกรองอีควอไลเซชั่นสามารถเพิ่มแบนด์เป็นมากกว่า 25 นาโนเมตร เส้นใยเจือที่แปลกใหม่อื่น ๆ จะเพิ่มแถบขยายเป็น 40 นาโนเมตรหรือมากกว่า นอกจากนี้ความเป็นอิสระของอัตราข้อมูลใน EDFA หมายถึงการอัปเกรดระบบจำเป็นต้องเปลี่ยนเฉพาะการเปิดตัวและรับเทอร์มินัล
ประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ของ EDFA ทำให้มีประโยชน์ในระบบการสื่อสารใยแก้วนำแสงระยะทางไกลอัตราข้อมูลสูงและระบบการส่ง CATV ในแอปพลิเคชัน CATV EDFA จะเพิ่มสัญญาณก่อนและหลัง ตัวแยกแสง เพื่อขยายสัญญาณแยกเพื่อส่งผ่านเส้นใยหลายชนิด ดูรายละเอียดผลิตภัณฑ์เครื่องขยายเสียง CATV ได้ที่นี่ โดยทั่วไปมีแอปพลิเคชันหลัก ๆ สี่แอมพลิเคชั่นสำหรับออปติคัลแอมพลิฟายเออร์: เพาเวอร์แอมป์ / บูสเตอร์, แอมพลิฟายเออร์ในสาย
