8.2 ПРИМЕНЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ УСИЛИТЕЛЕЙ

Развитие технологии оптического усиления на основе EDFA сильно изменило методологию конструирования волоконно-оптических систем связи. Традиционные волоконно-оптические системы используют повторители-регенераторы, повышающие мощность сигнала (рисунок 8.1).

Когда длина между удалёнными узлами начинает превосходить по условиям затухания сигнала максимальную допустимую длину пролёта между соседними узлами, в промежуточных точках устанавливают дополнительные регенераторы. Они принимают слабый сигнал, усиливают его в процессе оптоэлектронного преобразования, восстанавливают скважность, фронты и временные характеристики следования импульсов, и после преобразования в оптическую форму передают дальше правильный усиленный сигнал в том же виде, в каком он был на выходе предыдущего регенератора. Хотя такие системы регенерации работают хорошо, они являются весьма дорогими и, будучи установленными, не могут наращивать пропускную способность линии.

Рисунок 8.1 – Структурные схемы оптических систем связи на основе каскада регенерационных повторителей (а) и каскада оптических усилителей EDFA (б)

EDFA также могут усиливать многоканальный сигнал, увеличивая пропускную способность.
На основе EDFA потери мощности в линии преодолеваются путём оптического усиления, согласно рисунку 8.1,б. В отличие от регенераторов, такое «прозрачное» усиление не привязано к битовой скорости сигнала и к длине волны, что позволяет усиливать несколько (до 100 и более) каналов в диапазоне 1530-1565нм на разных длинах волн, передавать информацию на более высоких скоростях и наращивать пропускную способность до тех пор, пока не вступают в силу другие ограничивающие факторы, такие как хроматическая дисперсия и поляризационная модовая дисперсия.
Хотя оптический сигнал, генерируемый исходным лазерным передатчиком, имеет вполне определённую поляризацию, но волокно может накапливать изменение поляризации и поэтому все остальные узлы на пути следования оптического сигнала, включая оптический приёмник, должны учитывать поляризацию. В этом смысле оптические усилители EDFA, характеризуемые слабой поляризационной зависимостью коэффициента усиления, имеют ощутимое преимущество перед полупроводниковыми усилителями.
В отличие от регенераторов, оптические усилители вносят дополнительный шум, который необходимо учитывать. Поэтому, наряду с коэффициентом усиления одним из важных параметров EDFA является коэффициент шума.