Komponen Optik Canggih - Erbium-doped Fiber Amplifier (EDFA)
Banyak aplikasi serat optik, seperti sistem DWDM jangka panjang, membutuhkan penguatan sinyal optik. Di masa lalu, ini mensyaratkan menggunakan repeater elektronik mahal di titik tengah setiap 100 km. Sistem DWDM jarak jauh modern saat ini menggunakan beberapa komponen optik canggih untuk menggantikan beberapa repeater dengan satu perangkat optik. Perangkat optik ini yang disebut amplifier optik , yang dulu hanya keingintahuan laboratorium, kini digunakan secara luas dalam penggunaan di lapangan. Salah satu penguat optik yang paling umum adalah Erbium-doped Fiber Amplifier (EDFA).
Para peneliti mengembangkan EDFA untuk menggantikan banyak repeater elektronik dengan repeater optik yang lebih sedikit, secara keseluruhan mengurangi biaya sistem dan kompleksitas. EDFA juga memungkinkan peningkatan sistem sederhana dengan menambahkan sumber tambahan ke panjang gelombang yang berbeda dan menggabungkannya ke serat tunggal menggunakan multiplexer DWDM .
Serat yang digunakan dalam EDFA didoping dengan erbium, unsur tanah jarang yang memiliki tingkat energi yang sesuai dalam struktur atomnya untuk memperkuat cahaya pada 1550 nm. Laser “pompa” 980 nm atau 1480 nm menyuntikkan energi ke dalam serat yang didoping erbium. Ketika sinyal lemah pada 1550 nm memasuki serat, cahaya menstimulasi atom erbium untuk melepaskan energi yang tersimpan sebagai tambahan cahaya 1550 nm. Proses ini berlanjut ketika sinyal melewati serat, tumbuh lebih kuat dan lebih kuat hingga mencapai wilayah yang didoping erbium.
Gambar di bawah ini menunjukkan EDFA dua tahap dengan akses tengah-tahap, elemen penting dari sistem serat optik berperforma sangat tinggi. Dalam hal ini, dua EDFA satu tahap sederhana dikemas bersama. Pengguna menerima output dari EDFA tahap pertama dan input dari EDFA tahap kedua. Sistem ini sering membutuhkan penggunaan elemen tambahan secara berkala, seperti Dispersion-Compensating Fibre (DCF), untuk mengurangi dispersi keseluruhan. Kehilangan insersi yang tinggi 10 dB atau lebih membuat DCF bermasalah. Menempatkan DCF pada titik akses tahap tengah dari EDFA dua tahap mengurangi efek berbahaya pada sistem. Pengguna masih menyadari keuntungan signifikan melalui EDFA, bahkan dengan tambahan potongan optik kehilangan DCF yang tinggi.
Pada gambar, input optik pertama kali melewati isolator optik # 1, yang onlu memungkinkan cahaya untuk lewat dari kiri ke kanan. Selanjutnya cahaya melewati WDM # 1. WDM # 1 menyediakan sarana untuk menyuntikkan panjang gelombang pompa 980 nm ke dalam panjang pertama serat yang didoping erbium. WDM # 1 juga memungkinkan menggabungkan sinyal input optik ke dalam serat erbium-doped dengan kehilangan optik minimal.
Energi 980 nm memompa atom erbium ke dalam keadaan tereksitasi yang perlahan membusuk. Ketika cahaya dalam pita 1550 nm bergerak melalui serat erbium-doped, yang biasanya puluhan meter, itu menyebabkan emisi radiasi yang terstimulasi, seperti halnya laser. Dengan cara ini, sinyal input optik 1550 nm memperoleh kekuatan. Output dari serat erbium-doped kemudian melewati isolator optik # 2, yang menjadi tersedia bagi pengguna. Biasanya, titik akses tengah-tahap menghubungkan ke beberapa jenis perangkat kompensasi dispersi. Lampu kemudian bergerak melalui isolator # 3 dan WDM # 2. WDM # 2 memasangkan 1480 nm energi dari laser pompa kedua ke ujung lain dari serat doped erbium kedua, meningkatkan gain dan daya output. Akhirnya cahaya bergerak melalui isolator # 4.
EDFA menghindari sebagian besar komponen aktif karena foton memperkuat sinyal. EDFA menyediakan daya output yang tinggi, membutuhkan lebih sedikit amplifier dalam desain sistem yang diberikan. Amplifier desain EDFA paling dasar menerangi pita yang cukup sempit: 12 nm. Penambahan filter pemerataan gain dapat meningkatkan pita hingga lebih dari 25 nm. Serat doped eksotis lainnya meningkatkan pita amplifikasi hingga 40 nm atau lebih. Selain itu, independensi kecepatan data dalam EDFA berarti peningkatan sistem hanya perlu mengubah terminal peluncuran dan penerima.
Kinerja andal EDFA membuatnya berguna dalam jangka panjang, sistem komunikasi serat optik data rate tinggi dan sistem pengiriman CATV. Dalam aplikasi CATV, EDFA meningkatkan sinyal sebelum dan sesudah pembagi optik untuk memperkuat sinyal split untuk transmisi melalui beberapa serat. Lihat detail produk penguat CATV di sini. Secara umum, ada empat aplikasi utama untuk amplifier optik: power amplifier / booster, in-line amplifier, pre-amplifier atau kompensasi kerugian untuk jaringan optik.
