基本介紹
- 中文名：摻鉺光纖放大器
- 外文名：Erbium Doped Fiber Amplifier
- 簡稱：EDFA
- 類別：有源光器件
概念,作用,工藝,發展史,產品,概述,特點,優點,功能,結構,
概念
EDFA光纖放大器作用
今天光纜網路已經遍布世界各地，光纖通信成為“信息高速公路”的重要支柱。但是由於光纖本身具有傳輸損耗，使得光信號只能傳輸不太遠的距離就會衰減到接收機無法辨別的程度。從前光中繼採用“光-電-光”的方式進行光放大。EDFA的問世引起的光通信技術的一場革命，在以光纖為傳輸媒體的郵電通信、有線電視以及計算機網路的系統發揮著重要的作用。
工藝
製作光纖時，採用特殊工藝，在光纖芯層沉積中摻入儘可能高濃度的鉺離子，摻雜方法通常有兩種：減小芯層直徑、將鉺元素集中摻雜到芯層的中心位置，製作出相應的摻鉺光纖。光纖中摻雜離子在受到泵浦光激勵後躍遷到亞穩定的高激發態，在信號光誘導下，產生受激輻射，形成對信號光的相干放大。EDFA工作在1550視窗。已商用的EDFA噪聲低，增益曲線好，放大器頻寬大，與波分復用（WDM）系統兼容，泵浦效率高，工作性能穩定，技術成熟，在現代長途高速光通信系統中備受青睞。目前，"摻鉺光纖放大器（EDFA）+密集波分復用（DWDM）+非零色散光纖（NZDSF）+光子集成（PIC）"正成為國際上長途高速光纖通信線路的主要技術方向。
發展史
EDFA即摻鉺光纖放大器(Erbium Doped Fiber Amplifier ，縮寫為EDFA)是90年代開始在光纖傳輸系統中套用的新型器件，它的推廣套用為光纖通信技術帶來了一場革命。摻鉺光纖主要在1.55um波段的套用的有源光纖的研究基礎上發展起來的。 前期的工作是研究光纖雷射器和研究摻稀土元素光纖，後來發現了在光纖中摻鉺元素能夠實現放大的作用，其工作波長對應於光纖的1.55um傳輸波長，人們用摻鉺光纖製作成功摻鉺光纖放大器。何謂CATV用摻鉺光纖放大器？它的套用狀況如何？ 在近幾年來，光纖CATV系統特別是1500nm光纖CATV系統包括模擬系統和數字系統在我們國家迅速發展，摻鉺光纖放大器在光纖CATV系統中也得到了廣泛套用。 功率放大器是在CATV系統的前端將發射機的輸出光放大後再進行分配，以供各方向的光纖幹線傳輸用。功率放大器與功率分配器也可考慮做成兩段重複使用。從遠離前端處將光纖幹線分支時，可在分支前面接入摻鉺光纖放大器，作為線路放大器，以補償分支損耗。在光纖傳輸網路管理中如何實現對摻鉺光纖放大器的監控? 光纖放大器作為整個系統的一個功能模組，納入網管系統的方法一般有兩種：其一是通過光纖放大器的232C接口電路將光纖放大器的性能參數和告警信息傳輸給網管系統，進行統一管理，顯示和處置。其二是由光纖放大器的開關量信息接口向網管系統送開關量信息進行管理顯示。在工程實踐中已採用過這兩種成功的方法。何謂DWDM用增益平坦摻鉺光纖放大器？它的套用狀況如何? 採用在1550nm視窗附近的密集型WDM技術是擴大現有光纖通信能力的最有效的方法。增益平坦型光纖放大器是DWDM傳輸系統的關鍵部件，可以十分有效地解決由於光波分復用/解復用帶來的插入損耗，使WDM系統的中繼問題變得十分簡單。 由於EDFA具有40nm的工作頻寬，它可以同時放大多個波長不同的光信號，因此它可以十分方便地套用於DWDM系統中，補償各種光衰耗。
產品
概述
EDFA（Erbiur Doped Fiber Amplifer）是光纖放大器中具有代表性的一種。由於EDFA工作波長為1550nm，與光纖的低損耗波段一致且其技術已比較成熟，所以得到廣泛套用。摻鉺光纖是EDFA的核心原件，它以石英光纖作基質材料，並在其纖芯中摻入一定比例的稀土元素鉺離子（Er3+）。當一定的泵浦光注入到摻鉺光纖中時，Er3+從低能級被激發到高能級，由於Er3+在高能級上壽命很短，很快以非輻射躍遷形式到較高能級上，並在該能級和低能級間形成粒子數反轉分布。由於這兩個能級之間的能量差正好等於1550nm光子的能量，所以只能發生1550nm光的受激輻射，也只能放大1550nm的光信號。
EDFA採用JDSU、Fujitsu、Nortel、Lucent、Fitel等世界著名半導體公司出品的波長為980nm或1480nm高線性、光隔離、分布反饋、熱電製冷DFB雷射器作為泵浦源。機器內設光功率輸出穩定電路及雷射器熱電致冷器溫度穩定控制電路，保證了整機的最佳性能和雷射器的長壽命穩定工作。微處理器軟體對雷射器的工作狀態進行監控，工作參數由數字面板（VFD）顯示。一旦雷射器的工作參數偏離軟體設定的允許範圍，微處理將自動關斷雷射器電源，紅燈閃爍提示告警，數字面板提示故障原因。設備參數的詳細報告請閱“操作說明”。
特點
模組是集成化的摻鉺光纖放大器，分為光電一體EDFA模組和光增益模組兩種，其具有體積小、功耗低、使用方便等特點，可以根據用戶使用的情況十分方便地安裝在各種各樣的套用系統中，如SDH機架內、CATV機盒內、DWDM系統機架內。
優點
1.高品質：前級泵浦一般採用980nm，後級採用泵浦1480nm，功率通過軟體合理的最佳化，最大限度地降低EDFA的NF，可與所謂的低功率光放相媲美。可使系統獲得優異的CNR。
2.可靠性：採用19″1U標準機架，內置高性能的開關電源，可在85∽265Vac市網電壓中工作，同時也可選DC48V供電(需預訂);機箱散熱可自動溫度控制。
3 .直觀性：泵浦雷射器是整機最貴重的器件，機器內設微處理器對泵浦雷射器的工作狀態進行監控，工作參數由面板LCD視窗顯示。
功能
1.網管型：選件式狀態監控應答器保證滿足國標並與 SCTE HMS標準兼容，可實現網管監控功能。
2.電源插拔式：採用鋁型材結構插拔式開關電源，有利於散熱和更換。並且雙電源冷熱備份。
3. 輸出光功率可調：輸出光功率可調範圍(-3dB),用戶訂貨時需特別說明。
結構
主要技術指標
項目 | EDFA |
工作波長(nM) | 1545~1555 |
輸入光功率(dBm) | -5~+10 |
標稱輸入光功率(dBm) | +3 |
噪聲係數(dB) (+3 dBm,@1550nM) | 3.8~5.5 |
增益平坦度(dB) | <±0.3 |
光功率輸出穩定度(dB) | <±0.5 |
極化靈敏度(dB) | <0.2 |
極化模式色散(ps) | <0.5 |
光接頭(IN/OUT) | FC/APC |
泵浦工作數量(N) | 1∽3 |
飽和輸出功率(dBm) | 13∽25 |
供電電源(Vac) | 115~265（插拔式電源） |
供電電源(Vdc) | 48（插拔式電源） |
工作溫度(℃) | 0~50 |
尺寸(mm) | 44×482.6×387 |
產品系列
1550 -13 （光功率輸出， ≥ 13dBm、20mW）
1550 -14 （光功率輸出， ≥ 14dBm、25mW）
1550 -15 （光功率輸出， ≥ 15dBm、32mW）
1550 -16 （光功率輸出， ≥ 16dBm、40mW）
1550 -17 （光功率輸出， ≥ 17dBm、50mW）
1550 -18 （光功率輸出， ≥ 18dBm、63mW）
1550 -19 （光功率輸出， ≥ 19dBm、80mW）
1550-20（光功率輸出， ≥ 20dBm、100mW）
1550 -21（光功率輸出， ≥ 21dBm、125mW）
1550 -22 （光功率輸出，≥ 22dBm、160mW）
1550 -23 （光功率輸出，≥ 23dBm、200mW）
1550 -24 （光功率輸出，≥ 24dBm、250mW）
1550 -25 （光功率輸出，≥ 25dBm、320mW）
1550 -26 （光功率輸出，≥ 26dBm、400mW）
