In einer längeren Glasfaserleitung werden DWDM-Erbium-dotierte Faserverstärker in bestimmten Abständen installiert, um die Wiederherstellung von durch die Faser geschwächten Signalen sicherzustellen. Der mit Erbium dotierte Faserverstärker EDFA kann jede Form optischer Signale verstärken und gleichzeitig eine große Anzahl unabhängiger WDM-Kanalsignale wiederherstellen. Erbium-dotierte Faserverstärker, die eine Leistungsverstärkung des übertragenen optischen Signals bereitstellen, akkumulieren jedoch Verzerrungen, die in verschiedenen Teilen des DWDM-Netzwerks auftreten. Diese Verzerrung führt zu einem niedrigeren OSNR (Optical Signal to Noise Ratio) am Empfangsende des Systems.

Anforderungen des WDM-Systems für EDFA
Um die Übertragungsqualität des WDM-Systems sicherzustellen, sollte der im WDM-System verwendete EDFA eine ausreichende Bandbreite, eine flache Verstärkung, eine niedrige Rauschzahl und eine hohe Ausgangsleistung aufweisen.

1. EDFA-Verstärkungsbandbreite
Derzeit beträgt der verfügbare Verstärkungsspektrumbereich von EDFA 1530–1565 nm, und die Verstärkungsbandbreite beträgt etwa 35 nm, was dem WDM-System mit 4–32 Kanälen genügen kann. Wenn Sie die Bandbreite weiter erhöhen möchten, um Wellenlängenressourcen zu nutzen, müssen Sie einen neuen Typ optischer Verstärker entwickeln.

2. WDM-Systemanforderungen für EDFA-Gewinnflachheit
Die Verstärkungsflachheit (GF) von EDFA bezieht sich auf die Differenz zwischen der Verstärkung des Wellenlängenpunkts mit maximaler Verstärkung und der Verstärkung des Wellenlängenpunkts mit minimaler Verstärkung innerhalb der Bandbreite der gesamten verfügbaren Verstärkung. In dem WDM-System ist es umso besser, je kleiner die GF des EDFA erforderlich ist. Im Allgemeinen hat EDFA eine gewisse Verstärkungsschwankung in seinem Arbeitsband, das heißt, die durch verschiedene Wellenlängen erhaltene Verstärkung ist unterschiedlich. Obwohl die Verstärkungsdifferenz nicht groß ist, summiert sich die Verstärkungsdifferenz linear, wenn mehrere EDFAs kaskadiert werden. In schwerwiegenden Fällen ist, nachdem das Signal das Empfangsende erreicht hat, die empfangene optische Leistung einiger Kanäle mit hoher Verstärkung zu hoch, um den Empfänger zu überlasten, während die empfangene optische Leistung einiger Kanäle mit niedriger Verstärkung zu gering ist, um die Empfängerempfindlichkeit zu erreichen. Deshalb, Die Verstärkung des Verstärkers muss flach sein, um die Verstärkungsabweichung auf jedem Kanal innerhalb des zulässigen Bereichs zu halten. Es gibt zwei Möglichkeiten, die Verstärkung von Faserverstärkern zu glätten: Eine ist die Verstärkungsausgleichstechnologie; die andere ist die Glasfasertechnologie.

Vor- und Nachteile von EDFA
1. Die Arbeitswellenlänge stimmt mit dem minimalen Verlustfenster von Glasfasern überein, die in der Glasfaserkommunikation weit verbreitet sind.

2. Hohe Kopplungseffizienz. Da es sich um einen Glasfaserverstärker handelt, lässt er sich leicht mit Faserkopplung verbinden und kann auch durch Schmelzspleißtechnologie mit der Übertragungsfaser verschweißt werden, und der Verlust kann auf 0,1 dB reduziert werden.

3. Hohe Energieumwandlungseffizienz. Das Arbeitsmaterial des Lasers wird im Faserkern und im achsnahen Teil des Faserkerns konzentriert, während das Signallicht und das Pumplicht im achsnahen Teil ebenfalls am stärksten sind, wodurch das Licht und die Materie vollständig werden interagieren.

4. Hohe Verstärkung und geringes Rauschen. Die Ausgangsleistung ist groß, die Verstärkung kann 40 dB erreichen, die Ausgangsleistung kann 14 dBm beim unidirektionalen Pumpen, 17 dBm oder sogar 20 dBm beim bidirektionalen Pumpen erreichen, wenn vollständig gepumpt, kann die Rauschzahl so niedrig wie 3 bis 4 dB sein und das Übersprechen ist auch niedrig sehr klein.

5. Die Verstärkungscharakteristik ist nicht empfindlich. Erstens ist die Verstärkung von EDFA nicht temperaturempfindlich, und die Verstärkungscharakteristik ist innerhalb von 100°C stabil. Außerdem hat die Verstärkung nichts mit Polarisation zu tun.

6. Eine transparente Übertragung von Signalen kann realisiert werden, das heißt analoge Signale und digitale Signale, Hochgeschwindigkeitssignale und Niedergeschwindigkeitssignale können gleichzeitig in dem Wellenlängenmultiplexsystem übertragen werden. Bei Erweiterung des Systems kann nur die Terminalmaschine gewechselt werden, ohne die Linie zu wechseln.

EDFA hat auch inhärente Nachteile:

1. Die Wellenlänge ist fest und es kann nur Lichtwellen um 1,55 μm verstärken. Bei der Verwendung von Lichtleitfasern mit unterschiedlichen Substraten kann sich das Energieniveau von Erbium-Ionen nur geringfügig ändern. Die einstellbare Wellenlänge ist begrenzt und es können nur andere Elemente verwendet werden;

2. Die Verstärkungsbandbreite ist nicht flach, und es sind spezielle Mittel erforderlich, um das Verstärkungsspektrum im WDM-System zu kompensieren.