Università degli studi di Palermo
Facoltà di Ingegneria
Dipartimento di Ingegneria Elettrica, Elettronica e delle Telecomunicazioni
Corso di laurea specialistica in Ingegneria Elettronica
Tesina di Comunicazioni Ottiche
Erbium Doped Fiber Amplifier
EDFA
Professore:
Allievo
Salvatore De Luca
Dott. Ing. Alessandro Busacca
Caratteristiche EDFA
 Supportare più di 80 canali con bit rate di 40 Gbit/s;
 Monitorare il canale per garantire le funzionalità dinamiche del sistema;
 Ottimizzare la risposta spettrale;
 Coordinare il sincronismo tra i vari dispositivi attivi.
Erbium Doped Fiber

Nella fibra drogata i livelli energetici degli ioni di erbio vengono ad interagire con
gli atomi di silicio del reticolo.

Ogni singolo livello, si suddivide in molti livelli adiacenti estremamente ravvicinati,
dando origine a "bande" energetiche.

Le transizioni tra due bande possono riguardare due qualsiasi tra i rispettivi
sottolivelli.

In tal modo la risposta del guadagno si allarga.

Si ha amplificazione ottica nella fibra drogata quando è applicata una potenza di
pompa sufficiente per creare l'inversione di popolazione.
Livello eccitato
4
I11/2
~ 1s
Laser di pompa
980 nm

980 nm minima rumorosità

1480 nm massimo guadagno
Livello metastabile
4
Laser di pompa
1480 nm
1520-1570 nm
 ~10 ms
4
Livello fondamentale (ground)
I13/2
I15/2
“RED-C” VG EDFA
 Potenza di uscita > 26 dBm;
 Sistema di Monitoraggio Ottico dei
Canali (OCM);
 Diverse porte di comunicazione per
collegare direttamente l’EDFA con il
dispositivo ROADM;
 Accesso, in condizioni critiche, a
dati memorizzati in EEPROM per
migliorare i percorsi ottici;
 Riduzione dei tempi di transizione.
Monitoraggio Ottico dei Canali
(OCM)
 Monitorare l’uscita del nodo di rete;
Controllare la potenza di canale migliorando
l’equalizzazione ;
 Ottimizzare il guadagno in
base al numero di
canali;
 Funzionamento basato su
filtro sintonizzabile.
Calcolo delle prestazioni di un
percorso ottico
EDFA
EDFA
EDFA
CONTROL SISTEM
RX
+
TX
EDFA
EEPROM
EDFA
EDFA
EDFA
EDFA
TRANSIET SUPPRESSION
 Maximum overshoot below 1dB
 Setting time less than 200 µs
SICUREZZA
APR: Automatic Power Reduction
ARP: Automatic Restart Procedure
Hibrid Gain Control Technique
IMOC 2007
 Range di potenza in ingresso maggiore (aumento del numero di canali)
 Range di guadagno maggiore
Controllo Ottico/elettronico
Controllo ottico: potenze di ingresso inferiori ad un valore di soglia Pin
Controllo elettronico: potenze di ingresso maggiori del valore di soglia
Risultati
ottico
elettronico
Risultati
Add/drop Gain Variation
λs : 1544.56 nm
Pout : 4.88 dBm
λs : 1544.56 nm
Pout : 5.22 dBm
Caratteristiche misura:
ADD 32 ch
G= 15 dB
DROP 31 ch
G= 15 dB
POWER1 VARIATION
32 ch X -10 dBm/ch
ch X -10 dBm/ch =
Pin tot = 5 dBm
Pin tot = -10 dBm
Soglia di controllo = -14 dBm
0.34 dBm
Controllo completamente
elettronico in entrambi i casi
Add/drop Gain Variation
λs : 1544.56 nm
Pout : 4.81 dBm
λs : 1544.56 nm
Pout : 4.84 dBm
Caratteristiche misura:
ADD 32 ch
G= 25 dB
DROP 31 ch
G= 25 dB
POWER1 VARIATION
32 ch X -20 dBm/ch
ch X -20 dBm/ch =
Pin tot = -5 dBm
Pin tot = -20 dBm
Soglia di controllo = -14 dBm
Controllo
elettronico (ADD)
0.03
dBm
Controllo ottico (DROP)
Conclusioni e nuovi sviluppi
 Potenza di uscita > di 26 dBm;
 OCM;
 Scelta del percorso;
 Transitorio < di 200 µs;
 Massima variazione del guadagno ~0.6 dB
Conclusioni e nuovi sviluppi
SVANTAGGI:
 necessità di utilizzare esclusivamente un laser di pompa per eccitare
opportunamente le strette righe di assorbimento dell’ERBIO;
 ingombro dell’amplificatore in fibra dovuto al limite di concentrazione di
Erbio nella matrice vetrosa che estende la lunghezza efficace del cavo
drogato;
 scarsa integrazione con altri componenti ottici viste le dimensioni del
cavo.
NUOVI STUDI
 uso di materiali organici, costituiti da molecole organiche (leganti)
drogate con ioni lantanidi (Er, Nd…);
 sviluppo di algoritmi in grado di calcolare l’ASE, permettendo all’EDFA
di mantenere costante la potenza del segnale di uscita.