Amplificador de fibra EDFA de 1550 nm: tecnología clave y desarrollo futuro de la red de comunicación óptica

En los sistemas modernos de comunicación óptica, para superar el problema de atenuación de las señales ópticas en la transmisión de larga distancia, el uso de amplificadores ópticos se ha convertido en la tecnología convencional. Entre ellos, 1550 nm EDFA (amplificador de fibra dopado con erbio) es el más común y ampliamente utilizado. Dado que la longitud de onda de 1550 nm se encuentra en la ventana de baja pérdida de la comunicación de fibra óptica, la tecnología EDFA puede aumentar en gran medida la distancia de transmisión de la señal y convertirse en un dispositivo clave en las redes de comunicación óptica.
EDFA es un amplificador óptico basado en fibra dopada con erbio (EDF). Su principio de trabajo principal es excitar iones dopados con erbio a través de láseres de bomba para amplificar las señales ópticas de entrada dentro del rango de longitud de onda de 1550 nm. El proceso específico es el siguiente:
Excitación de la bomba: EDFA generalmente usa un láser de bomba de 980 nm o 1480 nm para proporcionar energía.
Transición del nivel de energía: la luz de la bomba excita los iones dopados con erbio, lo que hace que pasen del estado fundamental a un alto nivel de energía y permanezcan en un estado excitado.
Amplificación de radiación estimulada: cuando la luz de señal de 1550 nm de entrada pasa a través de la fibra dopada con erbio, los iones excitados dopados con erbio emitirán fotones mediante radiación estimulada, mejorando así la intensidad de la luz de la señal y alcanzar la amplificación de la señal óptica.
Este mecanismo de amplificación óptica de EDFA no requiere que la señal se convierta en una señal eléctrica, por lo que tiene las ventajas de alta ganancia, bajo ruido y amplificación de banda ancha, y es muy adecuada para sistemas de comunicación óptica de gran capacidad.
Alta ganancia y alta potencia de salida saturada
EDFA proporciona una alta ganancia en el rango de longitud de onda de 1550 nm (generalmente hasta 20-40dB), lo que puede compensar efectivamente la pérdida en la transmisión de fibra óptica de larga distancia.
La potencia de salida generalmente puede alcanzar de 10dbm a 30dbm, que es adecuada para una variedad de aplicaciones de red ópticas.
Figura de bajo ruido (NF)
Debido a las características de emisión estimuladas de los iones dopados con erbium, EDFA tiene una cifra de bajo ruido (el valor típico es de aproximadamente 4.5-6dB), lo que ayuda a mantener la calidad de las señales ópticas.
Amplificación de banda ancha
La ganancia de ancho de banda de 1550 nm EDFA Amplificador óptico generalmente puede cubrir 1530 nm-1565nm (banda C) o 1570NM-1605NM (banda L), que es adecuada para el sistema WDM (multiplexación de división de longitud de onda) para lograr la amplificación simultánea de señales de longitud de onda múltiple.
Amplificación totalmente óptica, no se requiere conversión fotoeléctrica
EDFA puede amplificar directamente las señales ópticas sin convertirlas en señales eléctricas y remodularlas, reduciendo la complejidad del sistema y el consumo de energía y mejorando la eficiencia de la transmisión.

Alta fiabilidad y bajo costo de mantenimiento
Dado que EDFA usa la fibra óptica como medio de ganancia y no tiene componentes de amplificación electrónica complejos en el interior, tiene una larga vida útil y una alta estabilidad y se usa ampliamente en los sistemas de comunicación de fibra óptica de larga distancia.
1. Comunicación de fibra óptica de larga distancia
En los sistemas de comunicación de fibra óptica, las señales se atenuarán debido a la pérdida de fibra óptica durante la transmisión. EDFA se puede usar como un amplificador de relé en la línea de fibra troncal, lo que permite que la señal se transmita cientos o incluso miles de kilómetros sin pérdida, y se usa ampliamente en:
Red troncal
Red de área metropolitana (MAN) y red de área ancha (WAN)
Sistema de comunicación de cable submarino
2. Sistema DWDM (Dense Wavel Longitud Division Multiplexing)
La tecnología DWDM (Multiplexación de división de longitud de onda densa) permite transmitir múltiples señales de longitud de onda en la misma fibra óptica, mejorando la tasa de utilización de la fibra óptica. EDFA puede amplificar simultáneamente múltiples señales de longitud de onda en la banda C o la banda L, y es el dispositivo central en el sistema DWDM.
3. Transmisión de fibra CATV (TV por cable)
En las redes de fibra hasta el hogar (FTTH) y TV por cable (CATV), se utiliza 1550 nm EDFA para la amplificación de distribución de señales para admitir múltiples terminales de usuarios para recibir señales de video, audio y datos de alta calidad.
4. Detección de lidar y fibra óptica
EDFA también se usa en sistemas de detección de LiDAR y fibra óptica para proporcionar potentes capacidades de amplificación óptica para la detección de larga distancia y la medición de alta precisión.
Con el desarrollo continuo de la tecnología de comunicación óptica, 1550 nm EDFA se está desarrollando hacia un mayor rendimiento, un consumo de menor potencia y una dirección más inteligente:
Tecnología de bombeo más eficiente
Use láser de bomba de 980 nm de mayor potencia para mejorar la eficiencia de la amplificación y reducir el consumo de energía.
Combinado con el algoritmo avanzado de gestión de la bomba, se puede lograr un control de potencia más preciso.
Capacidad de amplificación de banda ancha
En el futuro, EDFA ampliará aún más el ancho de banda de ganancia para admitir sistemas DWDM de mayor capacidad y mejorar el rendimiento de la comunicación de fibra óptica.
Integración y miniaturización
Al combinar con ChIP integrado optoelectrónico (PIC), se desarrolla más compacto y más integrado EDFA para satisfacer las necesidades de los centros de datos y las redes ópticas de próxima generación.
Gestión inteligente y monitoreo remoto
Adopte el sistema de monitoreo de IA y inteligente para realizar una regulación de energía en tiempo real y el diagnóstico de fallas, y mejorar la eficiencia de la operación de la red.
Como el equipo central en el sistema de comunicación óptica, el amplificador de fibra EDFA de 1550 nm juega un papel importante en la comunicación de fibra óptica de larga distancia, el sistema DWDM, la red CATV y la detección de fibra óptica con sus características de amplificación de banda ancha y de banda ancha. A medida que la demanda de comunicaciones ópticas continúa creciendo, la tecnología EDFA también está evolucionando. En el futuro, se desarrollará en la dirección de mayor eficiencia, inteligencia e integración, proporcionando un fuerte apoyo para el desarrollo de redes ópticas globales.