6 Obnova signálu v optickej sieti použitím linkových zosilňovačov EDFA
6.1 Zosilňovač EDFA

Dotované vlákna sa často používajú ako optické zosilňovače v optických sieťach. Najčastejšie používanou dotovacou prímesou je erbium. Z toho vyplýva, že zosilňovač s erbiom dotovaným vláknom EDFA (Erbium Doped Fibre Amplifier) je najbežnejším zo zosilňovačov tohto typu. Zosilňovač EDFA využíva čerpanie v podobe laserovej diódy pracujúcej na vlnovej dĺžke 980 nm, ktorá sa multiplexuje so signálom, ktorý prenáša informáciu v optickom vlákne. Optické čerpanie excituje ionty prímesí pozdĺž dotovaného vlákna.

Excitované ionty erbia veľmi rýchlo prechádzajú na nižšiu energetickú hladinu. Tento prechod je nežiarivý. Ďalej potom nasleduje pomalšia relaxácia na základnú energetickú hladinu s vyžiarením kvanta optického žiarenia. Relatívne časy týchto prechodov sú kľúčové na dosiahnutie populačnej inverzie (väčšina iontov sa v stave populačnej inverzie nachádza v excitovanom stave), ktorá je podmienkou na prevahu stimulovanej emisie žiarenia nad spontánnou emisiou. V praxi to znamená veľký odstup signálu od šumu a väčšiu schopnosť efektívneho zosilňovania.

EDFA pracujúci ako linkový zosilňovač.
Rozsah pracovných vlnových dĺžok a zisk EDFA.
Pásmový (energetický) model EDFA.

Na experiment „Zosilňovanie zosilňovačom EDFA“ sú potrebné nasledujúce prvky a zariadenia: DFB (distributed feedback – rozložená spätná väzba) laser na generovanie signálu na 1550 nm, pracujúci na vlnovej dĺžke 980 nm, multiplexor, EDFA a spektrálny analyzátor. Výstupné signály z DFB lasera a čerpacieho modulu sa združia pomocou multiplexora a prenášajú sa erbiom dopovaným vláknom EDFA.

## Výhody

- Široké prevádzkové pásmo (pásmo C+L – 1530 nm až 1680 nm).
- Veľký zisk 20 až 50 dB (trendom je nastavenie pracovného bodu zosilňovača tak, že zisk nepresiahne hodnotu 20 dB z dôvodu, aby nedochádzalo k nelineárnym javom. Tie vznikajú pri veľkom optickom výkone. Jedným z nich je štvorvlnové zmiešavanie FWM (Four Wave Mixing), ktoré postihuje optické siete pracujúce na vysokých rýchlostiach).
- Konštrukcia – vlákno a optické čerpanie.
- Pomerne plochá charakteristika zisku, vhodná pre transparentné optické siete WDM. (Wavelength Division Multiplexing).
- Nízka cena.
- Aplikácia ako linkový zosilňovač.

## Nevýhody

- Značný šum ASE (Amplified Spontaneous Emission) – zosilnená spontánna emisia.
- Nedá sa použiť ako výkonový zosilňovač (na začiatku trasy, kde sú pomerne veľké vstupné výkony) pre neschopnosť spracovať veľký vstupný výkon (saturácia zisku).
- Nedá sa použiť ako predzosilňovač (pred obvodmi detekcie) z dôvodu značného šumu, ktorý generuje (vyžaduje použitie špeciálnych filtrov).