Qu’est-ce qu’un amplificateur optique EDFA pour les réseaux DWDM longue distance ?

Au cours des dernières décennies, le réseau de fibre optique a connu un déploiement rapide dans les télécommunications et de vastes domaines d’application. EDFA est un type d’équipement amplificateur à fibre optique, qui a contribué au réseau de fibre optique. Grâce à leurs fonctions de compensation du signal et d’amplification simultanée de plusieurs canaux, les amplificateurs EDFA sont utilisés dans les réseaux DWDM pour la transmission de données longue distance.

Qu’est-ce qu’un amplificateur EDFA ?

EDFA (amplificateur à fibre dopée à l’erbium) est un amplificateur optique (OA) qui fonctionne dans la bande C et la bande L, où la perte de fibre est la plus faible. Les signaux optiques se détériorent progressivement le long du trajet de transmission par fibre optique dans les communications par fibre optique. Par conséquent, afin de contrôler l’atténuation de la liaison (due à la fibre, au connecteur, à la jonction optique, etc.) dans des seuils acceptables, la distance de transmission est limitée. C’est là qu’intervient l’EDFA.

Figure 1 : amplificateur EDFA QSFPTEK

À quoi sert EDFA ?

Les amplificateurs sont conçus pour renforcer le signal optique afin de lui permettre d’aller plus loin dans les applications de transmission longue distance. Étant donné que l’EDFA permet d’amplifier simultanément plusieurs signaux optiques, il est largement adopté dans les réseaux WDM. 

Figure 2 : Des amplificateurs booster, de ligne et préamplificateurs sont utilisés dans un système DWDM longue distance

Si l’on remonte à l’époque où l’EDFA n’avait pas encore été inventé, la technologie permettant d’étendre la portée du signal optique était très complexe et coûteuse — conversion du signal optique en signal électrique, amplification du signal, puis conversion du signal électrique en signal optique. L’amplificateur EDFA évite les contraintes de la régénération du signal, en fournissant une technologie optimisée pour obtenir une compensation de puissance du signal simple et économique.

Quels sont les types d’amplificateurs optiques EDFA ?

L’amplificateur booster (BA), l’amplificateur de ligne (LA) et le préamplificateur (PA) sont les trois types d’EDFA appliqués aux lignes de transmission optique DWDM. Ils sont généralement déployés en combinaison et placés à différentes positions sur la ligne afin de garantir que les signaux puissent finalement être transmis au récepteur.

Figure 3 : placement des amplificateurs booster, de ligne et préamplificateurs dans une ligne à fibre optique

Amplificateur optique booster (OBA)

L'amplificateur de signal à fibre optique est souvent placé côté émetteur afin d'amplifier le signal optique avant son émission sur la liaison fibre. En général, il est installé juste après l'équipement Mux Demux afin de compenser la perte de puissance des longueurs d'onde DWDM ou des longueurs d'onde uniques. L'EDFA booster est conçu avec un faible gain et une puissance de sortie élevée pour être associé aux technologies de multiplexage et de démultiplexage WDM.

Amplificateur en ligne (OLA)

Comme leur nom l’indique, les amplificateurs de ligne optique sont placés dans la ligne de transmission afin de compenser l’atténuation de liaison causée par les signaux transmis sur des liaisons fibre longue distance. La nécessité d’installer un amplificateur en ligne, ou le nombre à déployer, dépend de la distance de la liaison fibre. En général, un amplificateur de ligne optique est placé tous les 80km dans une liaison fibre longue distance. L’ajout de LA à la ligne optique est une solution pour étendre la distance de transmission. Les amplificateurs LA offrent des gains modérés ou élevés et partagent la même puissance de sortie élevée que le BA.

Préamplificateur (OPA)

Le préamplificateur optique est situé à proximité de chacun des côtés récepteurs afin de garantir qu’une puissance optique suffisante puisse être détectée par le récepteur. L’OPA est nécessaire pour amplifier les signaux optiques jusqu’à un niveau requis après leur long trajet dans la fibre. Les préamplificateurs optiques du marché offrent souvent des gains élevés et une puissance de sortie plus faible.

Comme le montre le schéma ci-dessus, chacun des côtés émetteur et récepteur est respectivement équipé d'un amplificateur booster et d'un préamplificateur afin d'effectuer l'amplification du signal après ou avant le nœud WDM. En outre, un ou plusieurs amplificateurs de ligne sont placés le long de la ligne de transmission par fibre afin de compenser la perte de puissance due à l'atténuation de la fibre. OBA et OPA sont utilisés par paires dans les réseaux DWDM convergés; toutefois, l'adoption de l'OLA est optionnelle dans les applications réelles. Veuillez vérifier la distance de transmission.

Que sont le gain EDFA et le facteur de bruit EDFA ?

Le gain et le facteur de bruit sont des paramètres clés pour mesurer la qualité des amplificateurs à fibre optique. Ils sont généralement évalués en envoyant plusieurs signaux vers l’analyseur de spectre optique (OSA). 

Gain EDFA

En termes simples, le gain de l’EDFA est le rapport entre le signal optique de sortie et le signal optique d’entrée. Il sert à mesurer le degré d’amplification que l’EDFA applique aux signaux d’entrée. Selon le paramètre mesuré différent de la puissance optique, le gain de l’EDFA peut être un gain de puissance (Ap), un gain de courant (Ai) ou un gain de tension (Av). Cependant, ce que nous mentionnons à propos du gain optique fait souvent référence au gain de puissance. Le signal d’entrée et le signal de sortie avant et après le passage dans l’amplificateur sont illustrés dans l’image ci-dessous.

Figure 4 : diagramme de gain de l’amplificateur EDFA

Gain de tension optique = tension de sortie / tension d’entrée

Gain optique en courant = courant de sortie / courant d’entrée

Puisque Puissance = Tension * Courant, alors :

Gain de puissance optique = Gain de tension optique * Gain de courant optique = Tension de sortie / Tension d’entrée * Courant de sortie / Courant d’entrée

Facteur de bruit EDFA

Le processus d’amplification génère un bruit d’émission spontanée amplifiée (ASE), qui s’ajoute au signal et entraîne une diminution du rapport signal/bruit (SNR) en sortie. Le rapport entre le SNR d’entrée et le SNR de sortie est spécifié comme facteur de bruit (NF) :

Facteur de bruit (NF) = SNR d’entrée / SNR de sortie

EDFA QSFPTEK et recommandation de produits associés

Les nouveautés QSFPTEK pour les réseaux de transport optique (OTN) comprennent deux amplificateurs EDFA — QT8600-PA (préamplificateur) et QT8600-BA (amplificateur booster). 

Ils peuvent être utilisés symétriquement pour étendre la portée du signal dans les systèmes DWDM longue distance. Les deux peuvent être intégrés à la série QT8600 plateforme de châssis gérée, optionnel pour les modèles 5U et 2U. En outre, d’autres produits OTN de la même série, notamment OLP, DCM ainsi que des transpondeurs et muxpondeurs, peuvent être utilisés pour une solution DWDM complète. 

Figure 5 : amplificateurs EDFA et autres produits chargés dans la plateforme de châssis 5U

Résumé

L’amplificateur EDFA est un module de carte de compensation de puissance et d’amplification du signal utilisé pour étendre la portée du signal dans les réseaux à fibre optique. L’utilisation la plus répandue de l’amplificateur à fibre dopée à l’erbium EDFA est le réseau DWDM, qui présente des besoins urgents en transmission ultra-longue distance. Les trois types d’amplificateurs optiques EDFA sont les amplificateurs Booster, les amplificateurs en ligne et les préamplificateurs. Le Booster EDFA est installé à l’extrémité émettrice pour amplifier le signal avant qu’il n’atteigne la ligne de fibre. Un amplificateur de ligne est placé sur la ligne de fibre tous les 80km afin de compenser la puissance du signal. Le préamplificateur est placé avant le récepteur afin de garantir qu’un signal de puissance suffisante sera envoyé au récepteur pour la détection. 

Si vous avez encore des questions sur les amplificateurs EDFA ou les devis de produits, veuillez contacter [email protected] pour obtenir de l’aide. QSFPTEK se fera un plaisir de vous aider.