O que é amplificador óptico EDFA para redes DWDM de longa distância?

Nas últimas décadas, a rede de fibra óptica teve implantação rápida em telecomunicações e amplas áreas de aplicação. EDFA é um tipo de equipamento amplificador de fibra óptica, que contribuiu para a rede de fibra óptica. Com os recursos de compensação de sinal e amplificação simultânea de vários canais, os amplificadores EDFA são aplicados em redes DWDM para transmissão de dados de longa distância.

O que é amplificador EDFA?

EDFA (amplificador de fibra dopada com érbio) é um amplificador óptico (OA) que opera na banda C e na banda L, onde a perda na fibra é a mais baixa. Os sinais ópticos se deteriorarão gradualmente ao longo do caminho de transmissão por fibra óptica na comunicação por fibra óptica. Consequentemente, para controlar a atenuação do enlace (da fibra, do conector, da emenda óptica etc.) dentro de limites aceitáveis, a distância de transmissão é limitada. É aí que entra o EDFA.

Figura 1: amplificador EDFA QSFPTEK

Para que é usado o EDFA?

Os amplificadores são projetados para intensificar o sinal óptico para que ele alcance distâncias maiores em aplicações de transmissão de longa distância. Como o EDFA tem a capacidade de amplificar vários sinais ópticos simultaneamente, ele é amplamente adotado em redes WDM. 

Figura 2: Amplificadores booster, de linha e pré-amplificadores são aplicados em sistemas DWDM de longa distância

Voltando à época em que o EDFA ainda não havia sido inventado, a tecnologia para ampliar o alcance do sinal óptico era muito complexa e cara — conversão de sinal óptico em elétrico, amplificação de sinal e conversão de sinal elétrico em óptico. O amplificador EDFA elimina os problemas da regeneração de sinal, fornecendo uma tecnologia otimizada para obter uma compensação de potência de sinal simples e econômica.

Quais são os tipos de amplificadores ópticos EDFA?

Booster Amplifier (BA), Line Amplifier (LA) e Pre Amplifier (PA) são os três tipos de EDFA aplicados em linhas de transmissão óptica DWDM. Eles geralmente são implantados em combinação e posicionados em diferentes pontos da linha para garantir que os sinais possam finalmente ser entregues ao receptor.

Figura 3: Posicionamento de amplificadores booster, de linha e pré-amplificadores na linha de fibra óptica

Amplificador óptico booster (OBA)

O amplificador de sinal de fibra óptica é frequentemente colocado no lado do transmissor para amplificar o sinal óptico antes de ser emitido para o enlace de fibra. Normalmente, ele é instalado logo após o equipamento Mux Demux para compensar a perda de potência dos comprimentos de onda DWDM ou de comprimentos de onda individuais. O Booster EDFA é projetado com baixo ganho e alta potência de saída para ser combinado com tecnologias de multiplexação e demultiplexação WDM.

Amplificador em linha (OLA)

Como o nome indica, amplificadores de linha óptica são colocados na linha de transmissão para compensar a atenuação do enlace causada por sinais transmitidos por enlaces de fibra de longa distância. A necessidade de instalar um amplificador em linha, ou quantos implantar, depende da distância do enlace de fibra. Geralmente, um amplificador de linha óptica será colocado a cada 80km em um enlace de fibra de longa distância. Adicionar LAs à linha óptica é uma solução para estender a distância de transmissão. Os amplificadores LA apresentam ganhos moderados ou altos e compartilham a mesma alta potência de saída que o BA.

Pré-amplificador (OPA)

O pré-amplificador óptico está localizado próximo a cada um dos lados do receptor para garantir que potência óptica suficiente possa ser detectada pelo receptor. O OPA é necessário para amplificar os sinais ópticos até um nível necessário depois que eles passam por uma longa jornada pela fibra. Os pré-amplificadores ópticos do mercado geralmente oferecem altos ganhos e menor potência de saída.

Como mostra o diagrama acima, cada um dos lados de transmissão e recepção é instalado, respectivamente, com um amplificador booster e um pré-amplificador para realizar a amplificação do sinal após ou antes do nó WDM. Além disso, um ou vários amplificadores de linha são colocados ao longo da linha de transmissão de fibra para compensar a perda de potência causada pela atenuação da fibra. OBA e OPA são usados em pares em redes DWDM convergentes; no entanto, a adoção do OLA é seletiva em aplicações reais; verifique a distância de transmissão.

O que são o ganho EDFA e a figura de ruído EDFA?

O ganho e a figura de ruído são parâmetros-chave para medir a qualidade dos amplificadores de fibra óptica. Eles geralmente são avaliados lançando vários sinais no analisador de espectro óptico (OSA). 

Ganho EDFA

Simplificando, o ganho do EDFA é a razão entre o sinal óptico de saída e o sinal óptico de entrada. Ele mede o grau de amplificação que o EDFA realiza nos sinais de entrada. Dependendo de um parâmetro medido diferente da potência óptica, o ganho do EDFA pode ser ganho de potência (Ap), ganho de corrente (Ai) ou ganho de tensão (Av). No entanto, o que mencionamos sobre ganho óptico geralmente se refere ao ganho de potência. O sinal de entrada e o sinal de saída antes e depois de passar pelo amplificador são mostrados na imagem abaixo.

Figura 4: diagrama de ganho do amplificador EDFA

Ganho de tensão óptica = tensão de saída / tensão de entrada

Ganho de corrente óptica = Corrente de saída / Corrente de entrada

Como Potência = Tensão * Corrente, então:

Ganho de Potência Óptica = Ganho de Tensão Óptica * Ganho de Corrente Óptica = Tensão de Saída / Tensão de Entrada * Corrente de Saída / Corrente de Entrada

Figura de ruído EDFA

O processo de amplificação gera ruído de Emissão Espontânea Amplificada (ASE), que será adicionado ao sinal e levará a uma diminuição da relação sinal-ruído (SNR) da saída. A relação entre a SNR de entrada e a SNR de saída é especificada como Figura de Ruído (NF):

Figura de ruído (NF) = SNR de entrada / SNR de saída

QSFPTEK EDFA e recomendação de produtos relacionados

Os novos lançamentos da QSFPTEK para redes de transporte óptico (OTN) incluem dois amplificadores EDFA — QT8600-PA (pré-amplificador) e QT8600-BA (amplificador booster). 

Eles podem ser usados simetricamente para estender o alcance do sinal em sistemas DWDM de longa distância. Ambos podem ser integrados à série QT8600 plataforma de chassi gerenciada, opcional para modelos 5U e 2U. Além disso, outros produtos OTN da mesma série, incluindo OLP, DCM, transponders e muxponders, podem ser usados para uma solução DWDM completa. 

Figura 5: Amplificadores EDFA e outros produtos carregados na plataforma de chassi 5U

Resumo

O amplificador EDFA é um módulo de placa de compensação de potência e amplificação de sinal usado para ampliar o alcance do sinal em redes de fibra óptica. O uso mais popular do amplificador de fibra dopada com érbio EDFA é na rede DWDM, que tem necessidades urgentes de transmissão ultralonga. Três tipos de amplificadores ópticos EDFA são amplificadores booster, amplificadores em linha e pré-amplificadores. O EDFA booster é instalado na extremidade do transmissor para amplificar o sinal antes que ele chegue à linha de fibra. Um amplificador de linha é colocado na linha de fibra a cada 80km para compensar a potência do sinal. O pré-amplificador é colocado antes do receptor para garantir que um sinal de potência suficiente seja enviado ao receptor para detecção. 

Se você ainda tiver dúvidas sobre amplificadores EDFA ou cotações de produtos, entre em contato [email protected] para obter suporte. A QSFPTEK terá prazer em ajudar.