คำอธิบาย: เครื่องขยายสัญญาณไฟเบอร์ที่เจือด้วยเออร์เบียมเครื่องขยายสัญญาณแสง EDFA
เครื่องขยายสัญญาณใยแก้วนำแสงที่เจือด้วยเออร์เบียม (อีดีเอฟเอใยแก้วนำแสงที่เจือด้วยเออร์เบียม (Er3+) ซึ่งเป็นเครื่องขยายสัญญาณแสงชนิดแรกที่พัฒนาโดยมหาวิทยาลัยเซาแธมป์ตันในปี 1985 และเป็นหนึ่งในสิ่งประดิษฐ์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในด้านการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสง ใยแก้วนำแสงที่เจือด้วยเออร์เบียมเป็นใยแก้วนำแสงชนิดหนึ่งที่มีไอออนของธาตุหายากเออร์เบียม (Er) จำนวนเล็กน้อยอยู่ในเส้นใยควอตซ์ ซึ่งเป็นแกนกลางของใยแก้วนำแสงเครื่องขยายสัญญาณไฟเบอร์ที่เจือด้วยเออร์เบียมนับตั้งแต่ปลายทศวรรษ 1980 เป็นต้นมา มีความก้าวหน้าครั้งสำคัญเกิดขึ้นในการวิจัยเกี่ยวกับเครื่องขยายสัญญาณใยแก้วนำแสงที่เจือด้วยเออร์เบียม เทคโนโลยี WDM ได้เพิ่มขีดความสามารถของการสื่อสารผ่านใยแก้วนำแสงอย่างมาก และเป็นเครื่องขยายสัญญาณแสงที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในการสื่อสารผ่านใยแก้วนำแสง
การใช้งาน: เครื่องขยายสัญญาณใยแก้วนำแสงเป็นอุปกรณ์ขยายสัญญาณแสงที่ขยายสัญญาณแสงโดยตรงในระบบสื่อสารใยแก้วนำแสง ในระบบสื่อสารที่ใช้ใยแก้วนำแสงนั้น เป็นเทคโนโลยีที่ขยายสัญญาณแสงโดยตรงโดยไม่ต้องแปลงสัญญาณแสงเป็นสัญญาณไฟฟ้า เครื่องขยายสัญญาณใยแก้วนำแสงที่เจือด้วยเออร์เบียม (EDFA Optical Amplifier หรือเครื่องขยายสัญญาณแสงที่มีไอออนเออร์เบียม Er3+ อยู่ในแกนใยแก้ว) เป็นเครื่องขยายสัญญาณแสงเครื่องแรกที่พัฒนาโดยมหาวิทยาลัยเซาแธมป์ตันในสหราชอาณาจักรและมหาวิทยาลัยโทโฮคุในญี่ปุ่น นับเป็นหนึ่งในสิ่งประดิษฐ์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในการสื่อสารใยแก้วนำแสง ใยแก้วที่เจือด้วยเออร์เบียมเป็นใยแก้วชนิดหนึ่งที่มีไอออนของธาตุหายากเออร์เบียม (Er) จำนวนเล็กน้อยในใยแก้วควอตซ์ ซึ่งเป็นแกนกลางของเครื่องขยายสัญญาณใยแก้วนำแสงที่เจือด้วยเออร์เบียม ตั้งแต่ปลายทศวรรษ 1980 เป็นต้นมา มีความก้าวหน้าครั้งสำคัญเกิดขึ้นในการวิจัยเครื่องขยายสัญญาณใยแก้วนำแสงที่เจือด้วยเออร์เบียม เทคโนโลยี WDM ได้เพิ่มขีดความสามารถของการสื่อสารใยแก้วนำแสงอย่างมาก และเป็นเครื่องขยายสัญญาณแสงที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในการสื่อสารใยแก้วนำแสง
พารามิเตอร์พื้นฐาน
ชื่อศัพท์: เครื่องขยายสัญญาณใยแก้วนำแสงที่เจือด้วยเออร์เบียม
คำที่เกี่ยวข้อง:เครื่องขยายสัญญาณแสง
เส้นใยควอตซ์ที่เจือด้วยธาตุหายาก (เช่น Nd, Er, Pr, Tm เป็นต้น) สามารถสร้างระบบเลเซอร์หลายระดับ และขยายสัญญาณแสงขาเข้าโดยตรงภายใต้การทำงานของแสงปั๊ม หลังจากให้การป้อนกลับที่เหมาะสมแล้ว จะเกิดเลเซอร์ใยแก้วขึ้น ความยาวคลื่นในการทำงานของเครื่องขยายสัญญาณใยแก้วที่เจือด้วย Nd คือ 1060 นาโนเมตรและ 1330 นาโนเมตร แต่การพัฒนาและการใช้งานมีข้อจำกัดเนื่องจากการเบี่ยงเบนจากช่วงความยาวคลื่นที่เหมาะสมที่สุดของการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงและเหตุผลอื่นๆ ความยาวคลื่นในการทำงานของ EDFA และ PDFA อยู่ในช่วงความยาวคลื่นที่มีการสูญเสียต่ำที่สุด (1550 นาโนเมตร) และความยาวคลื่นที่มีการกระจายตัวเป็นศูนย์ (1300 นาโนเมตร) ของการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงตามลำดับ และ TDFA ทำงานในย่านความถี่ S ซึ่งเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในระบบสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง EDFA ซึ่งมีการพัฒนาอย่างรวดเร็วที่สุดและได้นำไปใช้งานจริงแล้ว
จากการพัฒนาเส้นใยที่เจือด้วยเออร์เบียม ทำให้เกิดเครื่องขยายสัญญาณใยแก้วนำแสงแบบใหม่ๆ ขึ้นมามากมาย ตัวอย่างเช่น เครื่องขยายสัญญาณใยแก้วนำแสงแบบสองย่านความถี่ (DBFA) ที่ใช้เส้นใยที่เจือด้วยเออร์เบียม เป็นเครื่องขยายสัญญาณแสงแบบบรอดแบนด์ ซึ่งสามารถครอบคลุมแบนด์วิดธ์ของการแบ่งความยาวคลื่น (WDM) ได้เกือบทั้งหมด ผลิตภัณฑ์ที่คล้ายกันคือ เครื่องขยายสัญญาณแสงแบบอัลตร้าไวด์แบนด์ (UWOA) ซึ่งมีแบนด์วิดธ์ครอบคลุมในการขยายสัญญาณได้ถึง 100 ช่องความยาวคลื่นในเส้นใยเดียว
การประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติ
การประยุกต์ใช้เครื่องขยายสัญญาณใยแก้วเจือเออร์เบียม (EDFA Amplifier) ในระบบสื่อสารดิจิทัลใยแก้วนำแสงแบบดั้งเดิม สามารถลดจำนวนตัวทวนสัญญาณใยแก้วนำแสงได้มาก และเพิ่มระยะการส่งสัญญาณได้อย่างมาก ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับระบบสายเคเบิลระยะไกล
การใช้งานหลักๆ ได้แก่:
1. สามารถใช้เป็นตัวขยายระยะทางแสงได้ ตัวทวนสัญญาณใยแก้วนำแสงแบบอิเล็กทรอนิกส์แบบดั้งเดิมมีข้อจำกัดหลายประการ ตัวอย่างเช่น เมื่อแปลงสัญญาณดิจิทัลเป็นสัญญาณอนาล็อก ตัวทวนสัญญาณจะต้องเปลี่ยนไปตามนั้น เมื่ออุปกรณ์เปลี่ยนจากความเร็วต่ำเป็นความเร็วสูง ตัวทวนสัญญาณก็ต้องเปลี่ยนไปตามนั้น นอกจากนี้ยังส่งได้เฉพาะสัญญาณแสงที่มีความยาวคลื่นเดียวกันเท่านั้น โครงสร้างซับซ้อน ราคาแพง และอื่นๆ ตัวขยายสัญญาณใยแก้วนำแสงที่เจือด้วยเออร์เบียมสามารถเอาชนะข้อเสียเหล่านี้ได้ ไม่เพียงแต่ไม่ต้องเปลี่ยนตามการเปลี่ยนแปลงของโหมดสัญญาณเท่านั้น แต่ยังไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนเมื่อขยายอุปกรณ์หรือใช้สำหรับการมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความยาวคลื่นแสงอีกด้วย
2. สามารถใช้เป็นเครื่องขยายสัญญาณหลังตัวส่งสัญญาณแสงและเครื่องขยายสัญญาณก่อนตัวรับสัญญาณแสงได้ เมื่อใช้เป็นเครื่องขยายสัญญาณหลังตัวส่งสัญญาณแสง กำลังส่งของเลเซอร์สามารถเพิ่มขึ้นจาก 0db เป็น +10db เมื่อใช้เป็นเครื่องขยายสัญญาณก่อนตัวรับสัญญาณแสง ความไวในการรับสัญญาณก็สามารถปรับปรุงได้อย่างมากเช่นกัน ดังนั้น การติดตั้งเครื่องขยายสัญญาณที่เจือด้วยเออร์เบียมเพียง 1-2 ตัวบนสายส่ง สามารถเพิ่มระยะการส่งสัญญาณได้ถึง 100-200 กิโลเมตร
นอกจากนี้ ยังมีเครื่องขยายสัญญาณไฟเบอร์ที่เจือด้วยเออร์เบียม (เครื่องขยายสัญญาณ EDFAเพื่อแก้ปัญหาดังกล่าว ข้อดีอันเป็นเอกลักษณ์ของเครื่องขยายสัญญาณใยแก้วนำแสงที่เจือด้วยเออร์เบียมได้รับการยอมรับจากทั่วโลก และมีการใช้งานอย่างแพร่หลายมากขึ้นเรื่อยๆ อย่างไรก็ตาม เครื่องขยายสัญญาณใยแก้วนำแสงที่เจือด้วยเออร์เบียมก็ยังมีข้อจำกัดอยู่บ้าง เช่น ในการสื่อสารทางไกลไม่สามารถเปิดและปิดได้ การติดต่อสื่อสารระหว่างสถานีทำได้ยากขึ้น การค้นหาข้อผิดพลาดทำได้ยากขึ้น อายุการใช้งานของแหล่งกำเนิดแสงไม่ยาวนานนัก แต่ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสง ปัญหาเหล่านี้จะได้รับการแก้ไขอย่างน่าพอใจในที่สุด
วันที่โพสต์: 14 มีนาคม 2025