Semua yang Perlu Anda Ketahui tentang EDFA

Apakah Penguat Optik?

Penguat optik digunakan untuk memberikan gandaan bagi isyarat optik. Teras penguat optik ialah medium gandaan. Penguat gentian optik dipam untuk merealisasikan penyongsangan populasi dan gandaan. Gandaan biasanya dikaitkan dengan medium gandaan, sumber pam dan isyarat input. Fungsi sumber pam adalah untuk mengaktifkan medium gandaan bagi menghasilkan penyongsangan populasi. Isyarat tersebut menghasilkan pancaran terangsang melalui medium gandaan yang diaktifkan untuk akhirnya merealisasikan penguatan. Struktur asas penguat optik ditunjukkan seperti berikut:

Struktur Asas Penguat Optik

Jenis penguat optik yang biasa termasuk tiga jenis seperti berikut.

Jenis penguat optik

• Penguat Optik Semikonduktor (SOA)

• Penguat Gentian Berdop Erbium(EDFA)

• Penguat Gentian Raman(RFA). 

Penguat optik membawa lonjakan kualitatif kepada teknologi komunikasi gentian optik. Dengan penggunaan komersial penguat optik yang pesat, teknologi WDM mencapai tahap kematangan yang tinggi. Gabungan penguat optik dan teknologi WDM dapat merealisasikan peluasan kapasiti sistem komunikasi optik secara fleksibel dan mudah tanpa kos yang besar. 

Penguat EDFA ialah jenis yang paling banyak tersedia secara komersial pada masa kini berikutan prestasinya yang cemerlang, tetapi ia juga mempunyai batasan, seperti lebar jalurnya yang sempit mengehadkan usaha untuk mendapatkan jalur lebar tinggi dan penguatan semua optik. Oleh itu, penguat RFA, sebagai penguat semua optik, juga dianggap berpotensi pada masa hadapan. Seterusnya, artikel ini akan memberikan pengenalan terperinci tentang penguat EDFA yang paling tersedia secara komersial.

Apakah EDFA?

Seperti yang dinyatakan di atas, EDFA ialah sejenis penguat optik, yang bermaksud Erbium-Doped Fiber Amplifier. Penguat EDFA merupakan salah satu ciptaan terhebat dalam komunikasi gentian optik, yang meningkatkan kapasiti komunikasi gentian optik dengan ketara. EDFA biasanya digunakan dalam sistem komunikasi gentian optik jarak jauh untuk merealisasikan penguatan optik dan mengurangkan pengecilan optik.

Struktur EDFA

Rajah berikut menunjukkan struktur asas EDFA.

Rajah Struktur EDFA

EDFA biasa penguat terutamanya terdiri daripada komponen berikut:

• Gentian terdop erbium: Teras EDFA. Ia dibuat dengan mendopkan unsur nadir bumi Erbium ke dalam gentian optik kuarza. 

• Laser Pam: Digunakan untuk meningkatkan tenaga bagi Erbium. Panjang gelombang 1480nm terbukti paling berkesan, diikuti oleh panjang gelombang 980nm.

• Pengasing: Digunakan untuk menahan cahaya optik daripada dipantulkan dan memastikan penguat optik berfungsi dengan stabil.

• Pengganding: Digunakan untuk menggandingkan cahaya optik dan cahaya pam ke dalam gentian terdop erbium.

• Penapis Optik: Penapis optik laluan jalur sempit dengan lebar jalur dalam lingkungan 1nm. Digunakan untuk menghapuskan cahaya pancaran spontan EDFA penguat untuk mengurangkan hingar EDFA.

Cara Penguat Gentian EDFA Berfungsi

EDFA terutamanya terdiri daripada gentian terdop Erbium (10~30 meter) dan laser pengepam (panjang gelombang 980nm atau 1480nm). Selepas dirangsang oleh laser pengepam, gentian terdop Erbium berada dalam keadaan teruja tinggi metastabil dan menghasilkan pancaran terangsang, lalu menguatkan isyarat optik input. Secara amnya, EDFA boleh memperoleh gandaan 15-40dB, dan jarak geganti boleh dilanjutkan melebihi 100km.

Soalan Tentang EDFA yang Mungkin Anda Kemukakan

1. Mengapakah penguat gentian terdop Er paling banyak digunakan? Apakah ion nadir bumi lain yang juga boleh digunakan dalam optik penguat kecuali Erbium?

Selain penguat gentian terdop Er, terdapat juga penguat gentian terdop Pr dan Tm.

• EDFA (Er-doped Fiber Amplifier) Beroperasi pada panjang gelombang 1550nm.

• PDFA (Pr-doped Fiber Amplifier) berfungsi pada panjang gelombang 1300nm.

• TDFA (Tm-doped Fiber Amplifier) beroperasi pada panjang gelombang 1400nm.

Panjang gelombang operasi EDFA adalah tepat pada tetingkap kehilangan minimum komunikasi optik, yang merupakan salah satu sebab EDFA paling banyak digunakan.

2. Mengapakah 980nm dan 1480nm dipilih sebagai sumber pam?

Panjang gelombang sumber boleh menjadi 520nm, 650nm, 980nm dan 1480nm, tetapi amalan telah membuktikan bahawa kecekapan pam 980nm dan 1480nm lebih tinggi berbanding yang lain. Kecekapan pam EDFA yang dipam pada 1480nm lebih tinggi daripada pada 980nm. Walau bagaimanapun, sumber pam 980nm mempunyai angka hingar yang lebih rendah, jadi jika anda memerlukan prestasi hingar yang lebih baik, 980nm lebih disyorkan.

Kelebihan EDFA 

Penguat EDFA ialah penguat optik yang paling banyak digunakan, yang mempunyai banyak kelebihan seperti berikut:

• Berfungsi pada tetingkap kehilangan minimum komunikasi optik. EDFA berfungsi pada panjang gelombang 1550nm, yang sepadan tepat dengan tetingkap pengecilan minimum gentian mod tunggal.

• Kecekapan gandingan tinggi. Kehilangan gandingan EDFA dan gentian penghantaran adalah sangat rendah, malah lebih rendah daripada 0.1dB.

• Angka hingar rendah. 4~7dB.

• Perolehan tinggi. 20~40dB

• Kuasa output tinggi: Pengepaman dwiarah boleh mencapai sehingga 20dBm.

• Lebar jalur frekuensi yang luas. Lebar jalur frekuensi 20~40nm pada 1550nm menyokong penguatan serentak isyarat berbilang laluan.

• Kuasa pam yang diperlukan rendah. Hanya kira-kira 10mW.

• Struktur semua gentian. Serasi sepenuhnya dengan sistem komunikasi gentian optik.

• Kestabilan tinggi. Perolehan EDFA tidak sensitif terhadap suhu dan tidak bergantung pada polarisasi.

Aplikasi EDFA: EDFA + WDM

Memandangkan penguat EDFA mempunyai banyak kelebihan seperti yang dinyatakan di atas, ia telah digunakan secara meluas dalam pelbagai aplikasi seperti berikut:

Aplikasi EDFA:

• Sistem WDM

• Komunikasi Soliton Optik

• Rangkaian Pengedaran 

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, gabungan teknologi WDM ((Pemultipleksan Bahagian Panjang Gelombang)) dan penguat EDFA telah menjadi arus perdana dalam sistem komunikasi gentian optik berkelajuan tinggi dan berkapasiti besar. Daripada struktur sistem WDM umum di bawah, kita dapat melihat bahawa panjang gelombang yang dihantar dalam gentian optik meningkat berkali-kali ganda dengan gabungan teknologi WDM dan penguat optik.

Struktur Sistem WDM

Penguat gentian EDFA yang digunakan dalam sistem WDM kebanyakannya berfungsi untuk mengimbangi kehilangan penghantaran gentian. Penguat EDFA boleh dibahagikan kepada tiga jenis mengikut lokasi dan fungsi yang berbeza dalam sistem WDM:

1. Penguat Pendorong. Terletak di belakang pemultipleks, ia digunakan untuk meningkatkan kuasa berbilang isyarat panjang gelombang selepas pemultipleksan. Kuasa output yang tinggi diperlukan.

2. Penguat Talian: Terletak di belakang penguat penggalak, ia digunakan untuk mengimbangi kehilangan penghantaran secara berkala. Indeks hingar rendah dan kuasa output tinggi diperlukan.

3. Prapenguat: Terletak sebelum demultiplekser dan selepas penguat talian, digunakan untuk menguatkan isyarat dan meningkatkan kepekaan penerimaan penerima. Indeks hingar yang sangat kecil diperlukan.

Kesimpulan

Penguat optik, khususnya EDFA, merupakan penyumbang penting kepada sistem komunikasi optik. EDFA berfungsi pada panjang gelombang 1550nm. Penguat EDFA komersial mempunyai kelebihan seperti indeks hingar yang rendah, lengkung gandaan yang baik, lebar jalur penguat yang besar, keserasian dengan sistem pemultipleksan pembahagian panjang gelombang (WDM), kecekapan pam yang tinggi dan prestasi yang stabil. Ia menjadi pilihan dalam sistem komunikasi optik jarak jauh dan berkelajuan tinggi moden. Pada masa ini, "EDFA+DWDM" semakin menjadi penyelesaian teknikal utama untuk penghantaran komunikasi gentian optik jarak jauh dan berkelajuan tinggi antarabangsa.

QSFPTEK menyediakan penguat penaik dan prapenguat, yang menampilkan prestasi hingar rendah dan perolehan diratakan, bertujuan memanjangkan bajet kuasa pautan optik secara kos efektif untuk membina penyelesaian DWDM jarak jauh. Sila berunding melalui [email protected].