Eigenschaften des EDFA-Verstärkers

Merkmale vonEDFA-Verstärker
Das Funktionsprinzip von Faserverstärkern ähnelt dem von Festkörperlasern. Die relevanten Energieniveaus, Absorptions- und Verstärkungsspektren von Erbiumionen (Er³⁺) in Quarzglasfasern sind in Abbildung 2 dargestellt. Die amorphen Eigenschaften von Quarz führen zu einer Aufspaltung der Energieniveaus der Erbiumionen in Bänder. Viele Übergänge können zum Pumpen der Erbiumionen genutzt werden, wobei die effektivsten Pumpwellenlängen 980 nm und 1480 nm sind.
Die Arbeitswellenlänge des EDFA-Verstärkers liegt genau im optimalen Wellenlängenbereich von 1330–1600 nm für die Glasfaserkommunikation. EDFA-Verstärker, die im C-Band (1530–1565 nm) mit dem geringsten Faserverlustfenster arbeiten, sind weit verbreitet. Um die Bandbreitenressourcen von Glasfasern optimal zu nutzen, wird auch an der Entwicklung von EDFAs im L-Band (1570–1610 nm) gearbeitet. Da sich das L-Band am Ende des EDFA-Verstärkungsspektrums befindet, benötigen L-Band-EDFAs entweder längere Fasern und höhere Pumpleistungen oder hochdotierte Fasern.
EDFA-Optischer VerstärkerDer EDFA (Elektronenstrahlverstärker) zeichnet sich durch eine hohe Verstärkung (über 30–50 dB) und eine flache Verstärkung über ein breites Frequenzband (bis zu 30 nm) aus und eignet sich daher zur Signalverstärkung in mehreren optischen Kanälen, insbesondere in DWDM-Systemen (Dense Wavelength Division Multiplexing). Das Rauschen ist mit 4–8 dB sehr gering und liegt nahe am Quantenlimit. In WDM-Systemen wird das Übersprechen zwischen den Kanälen minimiert, und mehrere Verstärker können kaskadiert werden. Dank seiner hohen Sättigungsausgangsleistung (10–20 dBm) kann er als Leistungsverstärker nach dem Sender eingesetzt werden, um die Übertragungsdistanz oder die Anzahl der optischen Knoten ohne Relaisleitungen zu erhöhen. Die benötigte Pumpleistung ist gering (einige zehn Milliwatt). Die Verstärkung ist unabhängig vom Polarisationszustand der Faser, wodurch eine hohe Stabilität gewährleistet wird. Der EDFA lässt sich einfach und mit geringen Kopplungsverlusten (< 1 dB) an optische Übertragungsfasern ankoppeln.Optischer VerstärkerEs besteht aus passiven Bauteilen. Daher werden im Vergleich zu komplexen und teuren elektronischen Regenerativrelais die Systemkosten deutlich reduziert und die Zuverlässigkeit verbessert.
Darüber hinaus die Verstärkungseigenschaften vonEDFAVerstärker sind unabhängig von der Systembitrate und dem Datenformat und können daher sowohl digitale als auch analoge Informationen verstärken und übertragen. Zu den Nachteilen von Erbium-dotierten Faserverstärkern zählen: ihre große Größe, die geringe Lebensdauer der Pumpquelle und die fehlende Integrationsfähigkeit mit anderen Geräten, was ihre Anwendungsmöglichkeiten einschränkt.Erbium-dotierter Faserverstärkerin der optoelektronischen Integration (OEIC). Darüber hinaus deckt die Verstärkungsbandbreite des EDFA-Verstärkers nur einen Teil des verlustarmen Bereichs von Quarz-Einmodenfasern ab, was die Anzahl der von der Faser verarbeitbaren Wellenlängenkanäle begrenzt und somit ebenfalls eine Schwäche darstellt.