คำอธิบาย: เครื่องขยายสัญญาณไฟเบอร์แบบโด๊ปเออร์เบียมเครื่องขยายสัญญาณออปติคอล EDFA
เครื่องขยายสัญญาณใยแก้วนำแสงที่เจือด้วยเออร์เบียม (เอ็ดฟานั่นคือ เครื่องขยายสัญญาณออปติคัลที่มี Er3+ โด๊ปในแกนกลางของเส้นใยนำแสงผ่านสัญญาณ) ถือเป็นเครื่องขยายสัญญาณออปติคัลเครื่องแรกที่พัฒนาโดยมหาวิทยาลัยเซาแทมป์ตันในปี พ.ศ. 2528 และเป็นหนึ่งในสิ่งประดิษฐ์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในการสื่อสารด้วยเส้นใยนำแสง เส้นใยนำแสงโด๊ปเออร์เบียมเป็นเส้นใยชนิดหนึ่งที่มีไอออนของธาตุหายากเออร์เบียม (Er) อยู่ในเส้นใยควอตซ์ ซึ่งเป็นแกนกลางของเครื่องขยายสัญญาณไฟเบอร์แบบโด๊ปเออร์เบียมนับตั้งแต่ปลายทศวรรษ 1980 เป็นต้นมา ได้มีการพัฒนาความก้าวหน้าครั้งสำคัญในการวิจัยเครื่องขยายสัญญาณใยแก้วนำแสงที่เจือด้วยเออร์เบียม เทคโนโลยี WDM ได้เพิ่มขีดความสามารถในการสื่อสารผ่านใยแก้วนำแสงอย่างมาก นับเป็นเครื่องขยายสัญญาณใยแก้วนำแสงที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในการสื่อสารผ่านใยแก้วนำแสง
การประยุกต์ใช้: เครื่องขยายสัญญาณใยแก้วนำแสงเป็นอุปกรณ์ขยายสัญญาณใยแก้วนำแสงที่ขยายสัญญาณใยแก้วนำแสงโดยตรงในระบบสื่อสารใยแก้วนำแสง ในระบบสื่อสารที่ใช้ใยแก้วนำแสงเป็นเทคโนโลยีที่ขยายสัญญาณใยแก้วนำแสงโดยตรงโดยไม่แปลงสัญญาณใยแก้วนำแสงเป็นสัญญาณไฟฟ้า เครื่องขยายสัญญาณใยแก้วนำแสงแบบเออร์เบียมเจือปน (EDFA Optical Amplifier) คือเครื่องขยายสัญญาณใยแก้วนำแสงที่มีเออร์เบียมไอออน Er3+ อยู่ในแกนใยแก้วนำแสงผ่านสัญญาณ เป็นเครื่องขยายสัญญาณใยแก้วนำแสงเครื่องแรกที่พัฒนาโดยมหาวิทยาลัยเซาแทมป์ตันในสหราชอาณาจักรและมหาวิทยาลัยโทโฮกุของญี่ปุ่น ซึ่งเป็นหนึ่งในสิ่งประดิษฐ์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในการสื่อสารใยแก้วนำแสง ใยแก้วนำแสงแบบเออร์เบียมเจือปนเป็นใยแก้วนำแสงชนิดหนึ่งที่มีเออร์เบียมไอออน (Er) ธาตุหายากจำนวนเล็กน้อยในเส้นใยควอตซ์ ซึ่งเป็นแกนหลักของเครื่องขยายสัญญาณใยแก้วนำแสงแบบเออร์เบียมเจือปน นับตั้งแต่ปลายทศวรรษ 1980 เป็นต้นมา ความก้าวหน้าครั้งสำคัญได้เกิดขึ้นในการศึกษาเครื่องขยายสัญญาณใยแก้วนำแสงแบบเออร์เบียมเจือปน เทคโนโลยี WDM ได้เพิ่มขีดความสามารถในการสื่อสารใยแก้วนำแสงอย่างมาก นับเป็นเครื่องขยายสัญญาณใยแก้วนำแสงที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในการสื่อสารใยแก้วนำแสง
พารามิเตอร์พื้นฐาน
ชื่อคำ: เครื่องขยายสัญญาณไฟเบอร์แบบโด๊ปเออร์เบียม
คำศัพท์ที่เกี่ยวข้อง:เครื่องขยายสัญญาณออปติคอล
เส้นใยควอตซ์ที่เจือด้วยธาตุหายาก (เช่น Nd, Er, Pr, Tm ฯลฯ) สามารถสร้างระบบเลเซอร์หลายระดับ และขยายสัญญาณแสงอินพุตโดยตรงภายใต้การทำงานของแสงปั๊ม หลังจากให้ผลป้อนกลับที่เหมาะสมแล้ว เลเซอร์ไฟเบอร์จะถูกสร้างขึ้น ความยาวคลื่นปฏิบัติการของแอมพลิฟายเออร์ไฟเบอร์ที่เจือด้วย ND คือ 1060 นาโนเมตรและ 1330 นาโนเมตร แต่การพัฒนาและการใช้งานมีข้อจำกัดเนื่องจากความคลาดเคลื่อนจากพอร์ตที่เหมาะสมของการสื่อสารด้วยไฟเบอร์และเหตุผลอื่นๆ ความยาวคลื่นปฏิบัติการของ EDFA และ PDFA อยู่ในช่วงการสูญเสียต่ำสุด (1550 นาโนเมตร) และความยาวคลื่นการกระจายศูนย์ (1300 นาโนเมตร) ของการสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติกตามลำดับ และ TDFA ทำงานในย่าน S ซึ่งเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในระบบสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง EDFA ซึ่งมีการพัฒนาอย่างรวดเร็วที่สุด ได้ถูกนำมาใช้จริงแล้ว
จากการพัฒนาของเส้นใยแก้วนำแสงแบบโดปเออร์เบียม ทำให้มีเครื่องขยายสัญญาณใยแก้วนำแสงใหม่ๆ เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง ยกตัวอย่างเช่น เครื่องขยายสัญญาณใยแก้วนำแสงแบบดูอัลแบนด์ (DBFA) ที่ใช้เส้นใยแก้วนำแสงแบบโดปเออร์เบียม ถือเป็นเครื่องขยายสัญญาณออปติคัลแบบบรอดแบนด์ ซึ่งบรอดแบนด์สามารถครอบคลุมแบนด์วิดท์ของการแบ่งสัญญาณแบบมัลติเพล็กซ์ (WDM) ได้เกือบทั้งหมด ผลิตภัณฑ์ที่คล้ายคลึงกันคือเครื่องขยายสัญญาณออปติคัลแบบอัลตราไวด์แบนด์ (UWOA) ซึ่งมีแบนด์วิดท์ครอบคลุมที่สามารถขยายช่องสัญญาณความยาวคลื่นได้สูงสุด 100 ช่องในเส้นใยแก้วนำแสงเส้นเดียว
การประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติ
การประยุกต์ใช้เครื่องขยายสัญญาณไฟเบอร์ที่ผสมเออร์เบียม (EDFA Amplifier) ในระบบสื่อสารดิจิทัลด้วยไฟเบอร์ออปติกแบบเดิมสามารถช่วยประหยัดตัวทวนสัญญาณออปติกได้มาก และเพิ่มระยะทางการถ่ายทอดสัญญาณได้อย่างมาก ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับระบบสายเคเบิลระยะไกล
การใช้งานหลักๆ มีดังนี้:
1. สามารถใช้เป็นเครื่องขยายสัญญาณระยะทางแสงได้ เครื่องทวนสัญญาณใยแก้วนำแสงอิเล็กทรอนิกส์แบบดั้งเดิมมีข้อจำกัดมากมาย ตัวอย่างเช่น เมื่อแปลงสัญญาณดิจิทัลและสัญญาณอนาล็อกเป็นสัญญาณเดียวกัน ควรเปลี่ยนเครื่องทวนสัญญาณให้เหมาะสม เมื่ออุปกรณ์เปลี่ยนจากความเร็วต่ำเป็นความเร็วสูง ควรเปลี่ยนเครื่องทวนสัญญาณให้เหมาะสม เครื่องขยายสัญญาณใยแก้วนำแสงที่โด๊ปด้วยเออร์เบียมสามารถแก้ไขข้อบกพร่องเหล่านี้ได้ ไม่เพียงแต่ไม่ต้องเปลี่ยนโหมดสัญญาณเมื่อเปลี่ยนโหมดสัญญาณเท่านั้น แต่ยังไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนเมื่อขยายอุปกรณ์หรือใช้งานมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความยาวคลื่นแสง
2. สามารถใช้เป็นเครื่องขยายสัญญาณแบบโพสต์ของเครื่องส่งสัญญาณแสงและพรีแอมป์ของตัวรับสัญญาณแสง ในฐานะเครื่องขยายสัญญาณแบบโพสต์ของเครื่องส่งสัญญาณแสง กำลังส่งของเลเซอร์สามารถเพิ่มจาก 0dB เป็น +10dB เมื่อใช้เป็นพรีแอมป์ของตัวรับสัญญาณแสง ความไวของเลเซอร์ก็เพิ่มขึ้นอย่างมากเช่นกัน ดังนั้น จึงสามารถติดตั้งเครื่องขยายสัญญาณแบบโด๊ปเออร์เบียมเพียง 1-2 เครื่องบนสายสัญญาณ และเพิ่มระยะการส่งสัญญาณได้ 100-200 กิโลเมตร
นอกจากนี้เครื่องขยายสัญญาณไฟเบอร์ที่เจือด้วยเออร์เบียม(เครื่องขยายเสียง EDFA) เพื่อแก้ไขปัญหา ข้อดีเฉพาะตัวของเครื่องขยายสัญญาณใยแก้วนำแสงที่ผสมเออร์เบียมได้รับการยอมรับจากทั่วโลก และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้น อย่างไรก็ตาม เครื่องขยายสัญญาณใยแก้วนำแสงที่ผสมเออร์เบียมก็มีข้อจำกัดบางประการ ตัวอย่างเช่น ในการสื่อสารระยะไกล การสื่อสารแบบขึ้นลงไม่สามารถทำได้ การติดต่อสื่อสารระหว่างสถานีทำได้ยากขึ้น การหาจุดบกพร่องทำได้ยาก อายุการใช้งานของแหล่งกำเนิดแสงของปั๊มก็สั้นลง ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสง ปัญหาเหล่านี้จะได้รับการแก้ไขอย่างน่าพอใจ
เวลาโพสต์: 14 มี.ค. 2568