ลักษณะของเครื่องขยายสัญญาณ EDFA
หลักการทำงานของเครื่องขยายสัญญาณใยแก้วนำแสงคล้ายคลึงกับเลเซอร์โซลิดสเตทมาก ระดับพลังงาน การดูดกลืน และสเปกตรัมการขยายของไอออนเออร์เบียม (Er³⁺) ในใยแก้วนำแสงควอตซ์แสดงอยู่ในรูปที่ 2 คุณสมบัติอสัณฐานของควอตซ์ทำให้ระดับพลังงานของไอออนเออร์เบียมขยายออกเป็นแถบ และสามารถใช้การเปลี่ยนสถานะหลายช่วงเพื่อกระตุ้นไอออนเออร์เบียม โดยความยาวคลื่นกระตุ้นที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดคือ 980 นาโนเมตรและ 1480 นาโนเมตร
ความยาวคลื่นการทำงานของเครื่องขยายสัญญาณ EDFA อยู่ในช่วงความยาวคลื่นที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสง คือ 1330-1600 นาโนเมตร เครื่องขยายสัญญาณ EDFA ที่ทำงานในย่านความถี่ C (1530-1565 นาโนเมตร) ซึ่งมีค่าการสูญเสียในใยแก้วนำแสงต่ำที่สุด ได้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย เพื่อให้สามารถใช้ทรัพยากรแบนด์วิดท์ของใยแก้วนำแสงได้อย่างเต็มที่ จึงมีการพัฒนา EDFA ในย่านความถี่ L (1570-1610 นาโนเมตร) อย่างต่อเนื่อง ย่านความถี่ L อยู่ที่ส่วนท้ายของสเปกตรัมการขยายสัญญาณของ EDFA ดังนั้น EDFA ในย่านความถี่ L จึงต้องใช้ใยแก้วนำแสงที่ยาวกว่าและกำลังปั๊มที่สูงกว่า หรือใช้ใยแก้วนำแสงที่มีการเจือสารสูง
เครื่องขยายสัญญาณแสง EDFAมีอัตราขยายสูง (มากกว่า 30-50 dB) และให้การขยายที่ราบเรียบในช่วงความถี่กว้าง (สูงสุด 30 นาโนเมตร) ทำให้เหมาะสำหรับการขยายสัญญาณในช่องสัญญาณแสงหลายช่อง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความยาวคลื่นหนาแน่น (DWDM) มีสัญญาณรบกวนต่ำ (4-8 dB) ใกล้เคียงกับขีดจำกัดควอนตัม เมื่อนำไปใช้กับระบบ WDM การรบกวนระหว่างช่องสัญญาณจะลดลงเหลือน้อยที่สุด และสามารถต่อเครื่องขยายสัญญาณหลายตัวแบบอนุกรมได้ มีกำลังเอาต์พุตอิ่มตัวสูง (10-20 dBm) สามารถใช้เป็นเครื่องขยายกำลังหลังจากตัวส่งสัญญาณเพื่อเพิ่มระยะการส่งสัญญาณหรือจำนวนโหนดแสงที่จัดสรรโดยไม่ต้องใช้สายส่งต่อ กำลังปั๊มที่ต้องการต่ำ (หลายสิบมิลลิวัตต์) อัตราขยายไม่ขึ้นอยู่กับสถานะโพลาไรเซชันของเส้นใย ดังนั้นจึงมีความเสถียรที่ดี ง่ายต่อการเชื่อมต่อกับใยแก้วนำแสงส่งสัญญาณ โดยมีการสูญเสียการเชื่อมต่อต่ำ (<1 dB) ยกเว้นแหล่งกำเนิดปั๊มแล้ว EDFA มีคุณสมบัติอื่นๆ ที่คล้ายกันเครื่องขยายสัญญาณแสงประกอบด้วยชิ้นส่วนแบบพาสซีฟ ดังนั้น เมื่อเปรียบเทียบกับรีเลย์สร้างพลังงานกลับคืนแบบอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อนและมีราคาแพง ระบบจึงมีต้นทุนที่ลดลงอย่างมากและมีความน่าเชื่อถือสูงขึ้น
นอกจากนี้ คุณลักษณะการขยายสัญญาณของอีดีเอฟเอเครื่องขยายสัญญาณไม่ขึ้นอยู่กับอัตราการส่งข้อมูลและรูปแบบข้อมูลของระบบ ดังนั้นจึงสามารถขยายและส่งข้อมูลได้ทั้งแบบดิจิทัลและอนาล็อก ข้อเสียของเครื่องขยายสัญญาณใยแก้วเจือเออร์เบียม ได้แก่ ขนาดใหญ่ อายุการใช้งานของแหล่งกำเนิดแสงสั้น และไม่สามารถรวมเข้ากับอุปกรณ์อื่นได้ ซึ่งจำกัดการใช้งานเครื่องขยายสัญญาณไฟเบอร์ที่เจือด้วยเออร์เบียมในการบูรณาการทางด้านออปโตอิเล็กทรอนิกส์ (OEIC) นอกจากนี้ แบนด์วิดท์การขยายสัญญาณของแอมพลิฟายเออร์ EDFA ครอบคลุมเพียงส่วนหนึ่งของช่วงการสูญเสียต่ำของใยแก้วนำแสงแบบโหมดเดี่ยวควอตซ์ ซึ่งจำกัดจำนวนช่องความยาวคลื่นที่ใยแก้วนำแสงสามารถรองรับได้ ซึ่งถือเป็นข้อเสียอีกประการหนึ่ง
วันที่เผยแพร่: 28 เมษายน 2569