¿Qué es un amplificador óptico EDFA para redes DWDM de larga distancia?

Durante las últimas décadas, la red de fibra óptica ha tenido un despliegue rápido en las telecomunicaciones y amplias áreas de aplicación. EDFA es un tipo de equipo amplificador de fibra óptica que ha contribuido a la red de fibra óptica. Con las funciones de compensación de señal y amplificación simultánea de múltiples canales, los amplificadores EDFA se aplican en redes DWDM para la transmisión de datos de larga distancia.

¿Qué es un amplificador EDFA?

EDFA (amplificador de fibra dopada con erbio) es un amplificador óptico (OA) que opera en la banda C y la banda L, donde la pérdida de fibra es la más baja. Las señales ópticas se deteriorarán gradualmente a lo largo de la ruta de transmisión de fibra óptica en la comunicación por fibra óptica. En consecuencia, para controlar la atenuación del enlace (por fibra, conector, empalme óptico, etc.) dentro de umbrales aceptables, la distancia de transmisión es limitada. Aquí es donde entra en juego el EDFA.

Figura 1: amplificador EDFA QSFPTEK

¿Para qué se utiliza EDFA?

Los amplificadores están diseñados para potenciar la señal óptica y hacer que llegue más lejos en aplicaciones de transmisión de larga distancia. Dado que EDFA permite amplificar múltiples señales ópticas simultáneamente, se adopta ampliamente en redes WDM. 

Figura 2: Los amplificadores booster, de línea y preamplificadores se aplican en sistemas DWDM de larga distancia

Remontándonos a la época en que no se había inventado EDFA, la tecnología para ampliar el alcance de la señal óptica era muy compleja y costosa — conversión de señal óptica a eléctrica, amplificación de señal y conversión de señal eléctrica a óptica. El amplificador EDFA evita las complicaciones de la regeneración de señal y proporciona una tecnología optimizada para lograr una compensación de potencia de señal sencilla y rentable.

¿Cuáles son los tipos de amplificadores ópticos EDFA?

El amplificador booster (BA), el amplificador de línea (LA) y el preamplificador (PA) son los tres tipos de EDFA aplicados en líneas de transmisión óptica DWDM. Normalmente se despliegan en combinación y se colocan en diferentes posiciones de la línea para garantizar que las señales finalmente puedan entregarse al receptor.

Figura 3: Ubicación de amplificadores booster, de línea y preamplificadores en una línea de fibra óptica

Amplificador óptico booster (OBA)

El amplificador de señal de fibra óptica se coloca a menudo en el lado del transmisor para amplificar la señal óptica antes de que se emita al enlace de fibra. Normalmente, se instala cerca después del equipo Mux Demux para compensar la pérdida de potencia de las longitudes de onda DWDM o de longitudes de onda individuales. El amplificador EDFA está diseñado con baja ganancia y alta potencia de salida para combinarse con tecnologías de multiplexación y demultiplexación WDM.

Amplificador en línea (OLA)

Como indica el nombre, los amplificadores ópticos de línea se colocan en la línea de transmisión para compensar la atenuación del enlace causada por las señales transmitidas a través de enlaces de fibra de larga distancia. Si es necesario instalar un amplificador en línea o cuántos desplegar depende de la distancia del enlace de fibra. Generalmente, se colocará un amplificador óptico de línea cada 80km en un enlace de fibra de larga distancia. Añadir LA a la línea óptica es una solución para ampliar la distancia de transmisión. Los amplificadores LA presentan ganancias moderadas o altas y comparten la misma alta potencia de salida que el BA.

Preamplificador (OPA)

El preamplificador óptico está ubicado cerca de cada uno de los lados del receptor para garantizar que el receptor pueda detectar suficiente potencia óptica. El OPA es necesario para amplificar las señales ópticas hasta el nivel requerido después de que pasan por un largo recorrido de fibra. El preamplificador óptico del mercado a menudo proporciona altas ganancias y menor potencia de salida.

Como muestra el diagrama anterior, cada uno de los lados de transmisión y de recepción se instala respectivamente con un amplificador booster y un preamplificador para realizar la amplificación de la señal después o antes del nodo WDM. Además, se colocan uno o varios amplificadores de línea a lo largo de la línea de transmisión de fibra para compensar la pérdida de potencia causada por la atenuación de la fibra. OBA y OPA se utilizan por pares en redes DWDM convergentes; sin embargo, la adopción de OLA es selectiva en aplicaciones reales; compruebe la distancia de transmisión.

¿Qué son la ganancia EDFA y la figura de ruido EDFA?

La ganancia y la figura de ruido son parámetros clave para medir la calidad de los amplificadores de fibra óptica. Suelen evaluarse enviando múltiples señales al analizador de espectro óptico (OSA). 

Ganancia EDFA

En pocas palabras, la ganancia de EDFA es la relación entre la señal óptica de salida y la señal óptica de entrada. Sirve para medir el grado de amplificación que el EDFA aplica a las señales de entrada. Según el parámetro medido de la potencia óptica, la ganancia de EDFA puede ser ganancia de potencia (Ap), ganancia de corriente (Ai) o ganancia de tensión (Av). Sin embargo, cuando hablamos de ganancia óptica, a menudo nos referimos a la ganancia de potencia. La señal de entrada y la señal de salida antes y después de pasar por el amplificador se muestran en la imagen siguiente.

Figura 4: Diagrama de ganancia del amplificador EDFA

Ganancia de tensión óptica = Tensión de salida / Tensión de entrada

Ganancia de corriente óptica = Corriente de salida / Corriente de entrada

Dado que Potencia = Voltaje * Corriente, entonces:

Ganancia de potencia óptica = ganancia de tensión óptica * ganancia de corriente óptica = tensión de salida / tensión de entrada * corriente de salida / corriente de entrada

Figura de ruido EDFA

El proceso de amplificación genera ruido de emisión espontánea amplificada (ASE), que se sumará a la señal y provocará una disminución de la relación señal-ruido (SNR) de la salida. La relación entre la SNR de entrada y la SNR de salida se especifica como figura de ruido (NF):

Figura de ruido (NF) = SNR de entrada / SNR de salida

Recomendación de EDFA QSFPTEK y productos relacionados

Las novedades de QSFPTEK para redes de transporte óptico (OTN) incluyen dos amplificadores EDFA — QT8600-PA (preamplificador) y QT8600-BA (amplificador booster). 

Se pueden utilizar simétricamente para ampliar el alcance de la señal en sistemas DWDM de larga distancia. Ambos pueden integrarse en la serie QT8600 plataforma de chasis gestionada, opcional para modelos 5U y 2U. Además, otros productos OTN de la misma serie, incluidos OLP, DCM y transpondedores y muxpondedores, pueden utilizarse para una solución DWDM completa. 

Figura 5: Amplificadores EDFA y otros productos cargados en la plataforma de chasis 5U

Resumen

El amplificador EDFA es un módulo de tarjeta de compensación de potencia y amplificación de señal utilizado para ampliar el alcance de la señal en redes de fibra óptica. El uso más popular del amplificador de fibra dopada con erbio EDFA es la red DWDM, que tiene necesidades urgentes de transmisión ultralarga. Los tres tipos de amplificadores ópticos EDFA son amplificadores booster, amplificadores en línea y preamplificadores. El EDFA booster se instala en el extremo del transmisor para amplificar la señal antes de que llegue a la línea de fibra. Se coloca un amplificador de línea en la línea de fibra cada 80km para compensar la potencia de la señal. El preamplificador se coloca antes del receptor para garantizar que se envíe al receptor una señal con potencia suficiente para su detección. 

Si aún tiene preguntas sobre amplificadores EDFA o cotizaciones de productos, póngase en contacto con [email protected] para obtener asistencia. QSFPTEK estará encantado de ayudar.