EDFA

EDFA

تعد مكبرات الصوت الضوئية التكنولوجيا الحيوية لشبكات الاتصالات البصرية ، مما يتيح نقل العديد من تيرابايت من البيانات عبر المسافات من بضع مئات من الكيلومترات إلى آلاف الكيلومترات من خلال التغلب على الحد من فقدان الألياف. نظرًا لأن مكبر الصوت البصري الأول يشيع استخدامه في أنظمة الاتصالات البصرية ، فقد أدى EDFA إلى نمو هائل في سعة النقل مع نشر أنظمة WDM. نظرًا لتزويدها بميزات الطاقة الإنتاجية العالية ، الكسب العالي ، عرض النطاق الترددي العريض ، استقلالية الاستقطاب وشخصية الضوضاء المنخفضة ، أصبحت EDFAs أحد المكونات الرئيسية المستخدمة في نظام الاتصالات البصرية من الجيل الجديد. إذن ما هو EDFA؟ هل تعرف مبدأ العمل EDFA؟

ما هو EDFA؟

مضخم ألياف الإربيوم المخدر (EDFA) عبارة عن جهاز مكرر بصري يستخدم لزيادة كثافة الإشارات الضوئية التي يتم حملها من خلال نظام اتصالات الألياف البصرية. يتم تخدير الألياف الضوئية بعنصر الأرض النادرة الإربيوم بحيث يمكن للألياف الزجاجية امتصاص الضوء عند تردد واحد وتنبعث الضوء عند تردد آخر.

مبدأ العمل EDFA

تندرج ألياف الإربيوم المخدرة (EDF) في قلب تقنية EDFA ، وهي ألياف السيليكا التقليدية المخدرة بالإربيوم. عندما تضيء الإربيوم بالطاقة الضوئية بطول موجة مناسب (إما 980 نانومتر أو 1480 نانومتر) ، يتم تحفيزها إلى حالة وسيطة طويلة العمر ، ثم تتحلل إلى الحالة الأرضية عن طريق إصدار الضوء داخل النطاق 1525-1565 نانومتر . يمكن ضخ الإربيوم إما بضوء 980 نانومتر ، وفي هذه الحالة يمر عبر حالة عمر قصيرة غير مستقرة قبل أن يتحلل بسرعة إلى حالة شبه مستقرة ، أو بضوء 1480 نانومتر في هذه الحالة ، فإنه يتم تحريكه مباشرة إلى الحالة شبه المستقرة. . مرة واحدة في حالة شبه مستقرة ، فإنه يتحلل إلى حالة الأرض عن طريق إصدار الضوء في النطاق 1525-1565 نانومتر. يمكن تحفيز عملية التحلل هذه بواسطة ضوء موجود مسبقًا ، مما ينتج عنه تضخيم. يظهر مبدأ العمل EDFA في الشكل 1.

الشكل 1: مبدأ العمل EDFA.

Baisc التكوين من EDFA

يتكون تكوين EDFA بشكل أساسي من EDF ، ليزر المضخة ، ومكون (يشار إليه غالبًا باسم WDM) للجمع بين الإشارة وطول الموجة الموجية للمضخة بحيث يمكنها الانتشار في وقت واحد من خلال EDF. من حيث المبدأ ، يمكن تصميم EDFAs بحيث تنتشر طاقة المضخة في نفس اتجاه الإشارة (الضخ الأمامي) ، أو الاتجاه المعاكس للإشارة (الضخ الخلفي) ، أو كلا الاتجاهين معًا. قد تكون طاقة المضخة إما 980 نانومتر طاقة المضخة ، أو 1480 نانومتر طاقة المضخة ، أو مزيج من الاثنين معا. عمليا ، تكوين EDFA الأكثر شيوعًا هو تكوين الضخ الأمامي باستخدام طاقة المضخة 980 نانومتر ، كما هو موضح في الشكل 2.

الشكل 2: تكوين EDFA مع طاقة المضخة 980 نانومتر

تطبيق EDFA

بعد تعلم ما هو EDFA ، ومبدأ العمل EDFA. بعد ذلك ، سنناقش نماذج الطلب ومجالات التطبيق الخاصة بـ EDFA.

مكبر للصوت الداعم

عند استخدام مكبر للصوت الداعم ، يتم نشر EDFA في إخراج جهاز إرسال بصري لتحسين قدرة إخراج إشارة الطول الموجي المتعددة التي تم مضاعفةها ، كما هو مبين في الشكل 3. وبهذه الطريقة ، يمكن تمديد مسافات نقل الاتصالات البصرية . يضع نموذج الطلب هذا طلبًا على طاقة إنتاج أعلى في EDFA.

الشكل 3: مكبر للصوت الداعم

المضخم

عند استخدامها كمضخم صوت ، تحتاج EDFA إلى ميزات منخفضة الضوضاء وكسب مرتفع. كونه مجهزًا بهذه الميزات ، يمكن لـ EDFA تحسين حساسية جهاز الاستقبال البصري بشكل كبير عند نشره في دخل جهاز الاستقبال البصري ، كما هو مبين في الشكل 4.

الشكل 4: المضخم

خط مكبر للصوت

عند استخدامها كمكبر للخط ، تكون EDFA قادرة على تعويض خسارة الإرسال للخطوط بشكل دوري. كبديل عن مكرر OEO ، يمكن EDFA تضخيم الإشارات الضوئية المرسلة في خطوط مباشرة. وبهذه الطريقة ، نحل مشكلات الاختناق الناتجة عن التبادل الكهروضوئي لوضع أساس لشبكة الضوئية بالكامل (AON). ويبين الشكل 5 هذا التطبيق من EDFA.

الشكل 5: مكبر للصوت الخط

EDFA لديه مجالات التطبيق التالية:

(1) يمكن استخدام EDFA في نظام الاتصال البصري عالي السعة وعالي السرعة. تطبيق EDFA بناء للغاية للتعامل مع مشاكل انخفاض حساسية أجهزة الاستقبال ومسافات نقل قصيرة بسبب عدم وجود مكرر OEO.

(2) EDFA يمكن استخدامها في نظام الاتصالات البصرية لمسافات طويلة. من خلال استخدام EDFA ، يمكننا خفض تكاليف البناء بشكل كبير من خلال زيادة تباعد المكرر لتقليل كمية المكررات المتجددة. يشتمل نظام الاتصال البصري بعيد المدى بشكل أساسي على نظام النقل البصري في صندوق الأمتعة ونظام نقل كبلات الألياف البصرية البحرية.

(3) يمكن استخدام EDFA في نظام شبكة الوصول لمشترك الألياف الضوئية. إذا كانت مسافات الإرسال طويلة جدًا ، فإن EDFA ستعمل كمضخم خط لتعويض خسائر نقل الخطوط ، وبالتالي زيادة كبيرة في عدد المشتركين.

(4) يمكن استخدام EDFA في نظام تعدد إرسال بتقسيم الطول الموجي (WDM) ، وخاصة نظام تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي الكثيف (DWDM). استخدام EDFA في نظام WDM قادر على حل مشاكل فقدان الإدراج وتقليل تأثيرات التشتت اللوني.

(5) يمكن استخدام EDFA في نظام تلفزيون هوائي المجتمع (CATV). في نظام الكيبل التلفزيوني ، يعمل EDFA كمضخم تقوية لتحسين كبير في مدخلات جهاز الإرسال البصري. يمكن أن يؤدي استخدام EDFA للتعويض عن فقدان الإدراج في مقسمات الطاقة الضوئية إلى توسيع نطاق شبكة التوزيع بشكل كبير وزيادة عدد المشتركين.

استنتاج

من أعلاه ، لدينا فهم جيد لل EDFA ، بما في ذلك مبدأ العمل EDFA وتطبيقه. من بين التقنيات المختلفة المتاحة للمكبرات البصرية ، تعد تقنية EDFA هي الأكثر تطوراً. في الوقت الحاضر EDFA على نطاق واسع في شبكات الاتصالات الألياف البصرية. مع استمرار تطوير تقنيات الاتصال ، ستصبح EDFA الخيار المفضل للمكبرات الضوئية المستقبلية. كونه مجهزًا بميزات الكسب الثابت عبر نطاق مكسب ديناميكي كبير ، ضوضاء منخفضة ، طاقة خرج عالية للتشبع وعملية مستقرة مع قمع عابر ممتاز ، ستلعب EDFA دورًا أكثر أهمية في نظام الاتصالات البصرية لتقديم خدمة أفضل للمشتركين.