6 Obnova signálu v optické síti použitím linkových EDFA zesilovačů
6.1 EDFA zesilovač

Dotovaná vlákna se často používají jako optické zesilovače v optických sítích. Jednou z příměsí používaných pro tyto účely je erbium, které slouží pro konstrukci erbiem dopovaného zesilovače - Erbium Doped Fibre Amplifier (EDFA). EDFA zesilovač je jedním z nejběžnějších zesilovačů mezi vláknovými zesilovači s dotací. EDFA zesilovač využívá čerpání v podobě laserové diody pracující na vlnové délce 980 nm, která se multiplexuje se signálem, který přenáší informaci v optickém vlákně. Optické čerpání excituje ionty příměsí podél dotovaného vlákna.

Excitované ionty erbia velice rychle přechází na nižší energetickou hladinu. Tento přechod je nezářivý. Dále pak následuje pomalejší relaxace na základní energetickou hladinu s vyzářením kvantu optického záření. Relativní časy těchto přechodů jsou klíčové pro dosažení populační inverze (většina iontů se ve stavu populační inverze nachází v excitovaném stavu), která je podmínkou pro převahu stimulované emise záření nad spontánní emisí. V praxi to znamená velký odstup signálu od šumu a větší schopnost efektivního zesilování.

EDFA pracující jako linkový zesilovač.
Rozsah pracovních vlnových délek a zisk EDFA.
Pásmový (energetický) model EDFA.

Pro experiment – zesílení EDFA zesilovačem – jsou potřebné následující prvky a zařízení: DFB laser pro vytvoření modelu signálu na 1550 nm, distributed feedback (DFB), laser pro optické čerpání pracující na vlnové délce 980 nm, multiplexor, EDFA vlákno a spektrální analyzátor. Zdroj DFB se multiplexuje s optickým čerpáním za pomoci multiplexoru a smíšený signál se přenáší EDFA vláknem, kde je zesílen.

## Výhody:

- Široké pracovní pásmo (C+L pásmo – 1530 nm až 1680 nm).
- Velký zisk 20 až 50 dB (trendem je ale nastavení pracovního bodu zesilovače tak, aby zisk nepřesahoval hodnoty 20 dB z důvodu zamezení nelineárním jevům, které vznikají při velkém optickém výkonu, jedním z těchto jevů je čtyřvlnné směšování - Four Wave Mixing (FWM), které postihuje optické sítě o velkých rychlostech).
- Konstrukce – vlákno a optické čerpání.
- Poměrně plochá charakteristika zisku vhodná pro transparentní optické sítě WDM (Wavelength Division Multiplexing).
- Nízká cena.
- Aplikace jako linkový zesilovač.

## Nevýhody:

- Značný ASE šum (Amplified Spontaneous Emission) – zesílená spontánní emise záření.
- Nelze použít jako výkonový zesilovač (na začátku trasy, kde jsou poměrně velké vstupní výkony) z důvodu neschopnosti pojmout velký vstupní výkon (saturace zisku).
- Nelze použít jako předzesilovač (před obvody detekce) z důvodu značného šumu, který generuje (vyžaduje použití speciálních filtrů).