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光増幅器: EDFA と SOA

June 19 , 2024

光ファイバー通信では、信号は伝送プロセス中に光減衰により徐々に弱まるため信号を遠くまで伝送できるように増幅器を使用して信号強度を高める必要があります。EDFA と SOA は 2 つの一般的な増幅器ですが、それぞれ特性とアプリケーション シナリオが異なります。     

 

エルビウム添加光ファイバー増幅器(EDFA)は、光通信システムの重要なコンポーネントであり、 1550nmの波長範囲での信号増幅において重要な役割を果たします。EDFAは、エルビウムイオンを添加された光ファイバーを使用して、電子移動が励起されて濃度反転が生じるときに光信号の強度を高めます。Erイオンの電子状態には2つのエネルギーレベルがあり、1つは基底状態で、もう1つは励起状態です。エルビウムイオンの励起レベルが入力信号の光子エネルギーと一致すると、光子が吸収されて励起状態にジャンプし、光子エネルギーが エルビウムイオンの内部エネルギーに変換されます。しばらくすると、エルビウムイオンは自発的に基底状態に戻り、エネルギーを放出して入力信号光の短波長の光線を放射し、入力信号の光強度を高めます。

半導体光増幅器(SOA) は、半導体技術を使用して光信号を増幅する一般的なデバイスです。FiberWDM 低エネルギーレベルから高エネルギーレベルに励起し、粒子数反転状態を形成します。光信号がこれらの励起電子を通過すると、電子は光子の形でエネルギーを失い、基底状態に戻ります。結果として生じる光子は光信号と同じ波長を持ち、光信号の増幅を実現します。SOAは、応答時間が速く、調整可能であるため、光通信システムにおける信号増幅、再生、光信号処理に広く使用されています。

では、 EDFA と SOA の違いは何でしょうか?

 

1.SOA 増幅器と EDFA 増幅器の主な違いは、利得が生成されるアクティブ領域です。EDFA の場合は光ファイバー内で直接生成されますが、SOA の場合は半導体の構造内で直接生成されます。もう 1 つの重要な違いは、増幅器を得るために使用されるエネルギー供給の原理です (EDFA の場合はレーザー ポンピングによって実現されます)。

 

2.EDFA は通常 1530nm ~ 1565nm の範囲で動作しますが、SOA は 1270 ~ 1330nm (FiberWDM) の範囲で動作します。

 

3.SOA は主にレーザー電流を制御することで光出力のゲインを変化させます。柔軟性が高く、調整可能で、ノイズが少ないという利点があります。EDFA と比較すると、EDFA は一般にノイズ レベルが低く、ゲインが高く、偏光依存性が低く、非線形効果が低いという特徴があります。さらに、EDFA は一般に応答時間が速いです。

 

4. EDFA は、海底ケーブルや地上のバックボーン ネットワークなどの長距離光通信に不可欠であり、信号が大きな損失なく長距離を伝送されることを保証します。また、WDM システムや光中継局の重要な増幅器としても機能し、弱くなった信号を増幅して伝送範囲を拡張します。SOAは、MAN や LAN などの短距離光通信システムに不可欠であり、より短い距離で信号を増幅します。応答時間が速く、統合機能があるため、光スイッチ、波長変換、信号再生などのさまざまな光信号処理タスクに最適です。 

 

結論として、EDFA や SOA などの光増幅器は、光通信ネットワークの将来にとって極めて重要です。SOA 増幅器と EDFA は特性と適用範囲が異なりますが、どちらも光通信システムの高速性、大容量性、信頼性において重要な役割を果たします。これらの増幅器の独自の利点を活用することで、ネットワーク機能が最適化され、進化する光通信環境において効率的なデータ伝送と信頼性の高い接続性が確保されます。

 

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