Beschreibung: Erbium-dotierter FaserverstärkerOptischer EDFA-Verstärker
Erbium-dotierter Glasfaserverstärker (EDFA, das heißt, der optische Signalverstärker mit Er3 + dotiert im Faserkern durch das Signal) ist der erste optische Verstärker, der 1985 von der Universität Southampton entwickelt wurde, und er ist eine der größten Erfindungen in der Glasfaserkommunikation. Erbium-dotierte Fasern sind eine Art Faser mit einer geringen Menge an Seltenerdelement-Erbium (Er)-Ionen in Quarzfasern, die den Kern vonErbium-dotierter FaserverstärkerSeit Ende der 1980er Jahre wurden in der Forschung zu erbiumdotierten Faserverstärkern bedeutende Durchbrüche erzielt. Die WDM-Technologie hat die Kapazität der Glasfaserkommunikation erheblich gesteigert. Sie ist der am weitesten verbreitete optische Verstärker in der Glasfaserkommunikation.
Anwendung: Ein Glasfaserverstärker ist ein optisches Verstärkergerät, das das optische Signal in einem Glasfaserkommunikationssystem direkt verstärkt. In Kommunikationssystemen mit Glasfasern handelt es sich dabei um eine Technologie, die das optische Signal direkt verstärkt, ohne es in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Der Erbium-dotierte Faserverstärker (EDFA-Optikverstärker, d. h. der optische Signalverstärker mit Erbiumionen Er3+ im Faserkern, durch den das Signal geleitet wird) ist der erste optische Verstärker, der von der Universität Southampton in Großbritannien und der japanischen Tohoku-Universität entwickelt wurde und eine der größten Erfindungen in der Glasfaserkommunikation darstellt. Erbium-dotierte Fasern sind Fasern mit einer geringen Menge an Erbiumionen (Er) des Seltenerdelements in Quarzfasern, die den Kern des Erbium-dotierten Faserverstärkers bilden. Seit Ende der 1980er Jahre wurden in der Forschung zu Erbium-dotierten Faserverstärkern wichtige Durchbrüche erzielt. Die WDM-Technologie hat die Kapazität der Glasfaserkommunikation erheblich gesteigert. Sie ist der am weitesten verbreitete optische Verstärker in der Glasfaserkommunikation.
Basisparameter
Wortname: Erbium-dotierter Faserverstärker
Verwandter Begriff:Optischer Verstärker
Mit Seltenerdelementen (wie Nd, Er, Pr, Tm usw.) dotierte Quarzfasern können ein mehrstufiges Lasersystem bilden und das Eingangssignal unter Einwirkung von Pumplicht direkt verstärken. Nach entsprechender Rückkopplung entsteht der Faserlaser. Die Betriebswellenlängen von ND-dotierten Faserverstärkern liegen bei 1060 nm bzw. 1330 nm. Ihre Entwicklung und Anwendung sind jedoch aufgrund von Abweichungen vom optimalen Anschluss für die Glasfaserkommunikation und aus anderen Gründen eingeschränkt. Die Betriebswellenlängen von EDFA und PDFA liegen im Wellenlängenbereich mit geringstem Verlust (1550 nm) bzw. Nulldispersion (1300 nm) der Glasfaserkommunikation. TDFA arbeitet im S-Band und eignet sich daher sehr gut für Anwendungen in Glasfaserkommunikationssystemen. Insbesondere EDFA, die sich am schnellsten entwickelt hat, hat sich als praxistauglich erwiesen.
Aufgrund der Entwicklung erbiumdotierter Fasern entstehen kontinuierlich zahlreiche neue Faserverstärker. Beispielsweise ist der Dualband-Faserverstärker (DBFA) auf Basis erbiumdotierter Fasern ein optischer Breitbandverstärker, der nahezu die gesamte Wellenlängenmultiplexbandbreite (WDM) abdecken kann. Ein ähnliches Produkt ist der Ultrabreitband-Glasfaserverstärker (UWOA), der über eine Abdeckungsbandbreite verfügt, die es ermöglicht, bis zu 100 Wellenlängenkanäle in einer einzigen Faser zu verstärken.
Praktische Anwendung
Durch den Einsatz von Erbium-dotierten Faserverstärkern (EDFA-Verstärkern) in herkömmlichen digitalen Glasfaserkommunikationssystemen können viele optische Repeater eingespart und die Relaisdistanz erheblich erhöht werden, was für Kabel-Trunk-Systeme über große Entfernungen von großer Bedeutung ist.
Zu den Hauptanwendungen gehören:
1. Kann als Lichtdistanzverstärker verwendet werden. Herkömmliche elektronische Glasfaser-Repeater weisen viele Einschränkungen auf. Beispielsweise muss der Repeater bei der Umwandlung von digitalen und analogen Signalen entsprechend ausgetauscht werden. Bei der Umstellung von niedriger auf hohe Geschwindigkeit muss der Repeater entsprechend ausgetauscht werden. Er überträgt nur Lichtsignale derselben Wellenlänge und ist daher komplex, teuer usw. Erbiumdotierte Faserverstärker überwinden diese Nachteile. Sie müssen nicht nur nicht bei einer Änderung des Signalmodus angepasst werden, sondern auch nicht ausgetauscht werden, wenn die Anlage erweitert oder für optisches Wellenlängenmultiplexing verwendet wird.
2. Kann als optischer Sender-Nachverstärker und optischer Empfänger-Vorverstärker verwendet werden. Als Nachverstärker des optischen Senders kann die Sendeleistung des Lasers von 0 dB auf +10 dB erhöht werden. Bei Verwendung als Vorverstärker des optischen Empfängers kann dessen Empfindlichkeit ebenfalls deutlich verbessert werden. Daher werden nur 1–2 Erbium-dotierte Verstärker in die Leitung eingesetzt, und die Signalübertragungsdistanz kann um 100–200 km erhöht werden.
Darüber hinaus Erbium-dotierte Faserverstärker (EDFA-Verstärker) zur Lösung des Problems. Die einzigartigen Vorteile von Erbium-dotierten Faserverstärkern sind weltweit anerkannt und finden zunehmende Verbreitung. Erbium-dotierte Faserverstärker weisen jedoch auch einige Einschränkungen auf. Beispielsweise ist die Fernkommunikation nicht immer problemlos möglich, die Kommunikation mit Stationen ist schwieriger, Fehler lassen sich nur schwer finden und die Lebensdauer der Pumplichtquelle ist begrenzt. Mit der Weiterentwicklung der Glasfasertechnologie werden diese Probleme zufriedenstellend gelöst.
Veröffentlichungszeit: 14. März 2025