تقویت‌کننده فیبر نوری اربیوم‌اندود (EDFA)

EDFA چیست؟

EDFA مخفف Erbium Doped Fiber Amplifier به معنی تقویت‌کننده نوری اربیوم‌اندود است. این تجهیز یک تقویت‌کننده کاملاً نوری (All-Optical) محسوب می‌شود که بدون تبدیل سیگنال نوری به الکتریکی، توان سیگنال را افزایش داده و امکان انتقال آن را در فواصل طولانی‌تر فراهم می‌کند. به همین دلیل EDFA یکی از ارکان اصلی شبکه‌های فیبر نوری مدرن، به‌ویژه در لینک‌های طولانی و شبکه‌های توزیعی مبتنی بر FTTH محسوب می‌شود.

در شبکه‌های فیبر نوری، ماژول‌های نوری مانند SFP دارای محدودیت ذاتی در توان خروجی و حساسیت گیرنده هستند و معمولاً در لینک‌های ۲۰ یا ۴۰ کیلومتری به مرز عملکرد خود می‌رسند. از سوی دیگر، افت ذاتی فیبر (حدود 0.2 dB/km در باند 1550 نانومتر)، افت کانکتورها، آداپتورها و فیوژن‌ها و همچنین اثرات پاشندگی نوری (Dispersion) در لینک‌های طولانی باعث کاهش نسبت سیگنال به نویز (OSNR) و بروز خطا در دریافت سیگنال می‌شود.

چرا تقویت نوری لازم است؟

برای توسعه شبکه‌های فیبر نوری در فواصل بلند، چند راهکار وجود دارد:

1. استفاده از ریپیترهای الکتریکی (O/E/O)
   در این روش سیگنال نوری به الکتریکی تبدیل، تقویت و مجدداً به نوری تبدیل می‌شود. این راهکار:

   • باعث افزایش تأخیر (Latency) می‌شود

   • نیازمند تجهیزات اکتیو، تغذیه برق و نگهداری در مسیر است

   • پیچیدگی و هزینه عملیاتی شبکه را بالا می‌برد

2. استفاده از تقویت‌کننده‌های نوری EDFA
   در این روش، سیگنال بدون تبدیل به الکتریکی و صرفاً در دامنه نوری تقویت می‌شود. این مزیت کلیدی باعث شده EDFA انتخاب اول در شبکه‌های مخابراتی، FTTH و CATV باشد.

EDFA چگونه کار می‌کند؟

در EDFA، بخشی از فیبر نوری با عنصر کمیاب اربیوم (Erbium) دوپ می‌شود. عملکرد این سیستم به‌صورت خلاصه به شکل زیر است:

• یک لیزر پمپ نیمه‌هادی با طول موج 980 nm یا 1480 nm انرژی لازم را به فیبر اربیوم‌اندود تزریق می‌کند.

• اتم‌های اربیوم برانگیخته (Excited) می‌شوند.

• سیگنال نوری ورودی در بازه طول موج 1530 تا 1620 نانومتر (باند C و L) وارد فیبر می‌شود.

• اتم‌های اربیوم برانگیخته، فوتون‌هایی با همان طول موج سیگنال ورودی آزاد می‌کنند.

• نتیجه این فرآیند، تقویت مستقیم سیگنال نوری بدون تغییر شکل و بدون افزایش قابل‌توجه نویز است.

این ویژگی باعث شده EDFA بهترین گزینه برای تقویت باند 1550 nm باشد؛ باندی که کمترین افت را در فیبر دارد و برای توزیع سیگنال‌های ویدئویی و RF نوری ایده‌آل است.

EDFA و آنتن مرکزی مبتنی بر فیبر نوری (FTTH / RFoG)

در سیستم‌های آنتن مرکزی مبتنی بر فیبر نوری (Optical CATV یا RFoG)، معمولاً از همان بستر FTTH برای انتقال هم‌زمان دیتا، تلفن و تلویزیون استفاده می‌شود. در این معماری:

• دیتا و اینترنت معمولاً در طول موج‌های 1310 و 1490 nm

• سیگنال تلویزیونی (CATV) در طول موج 1550 nm

منتقل می‌شود.

نکته مهم این است که گیرنده‌های نوری CATV (Optical Receiver) نسبت به سیگنال RF بسیار حساس هستند و کوچک‌ترین افت یا نویز می‌تواند باعث افت کیفیت تصویر، نویز، برفک یا قطع سیگنال شود. به همین دلیل، در پروژه‌های متوسط و بزرگ مسکونی، استفاده از EDFA یک ضرورت فنی است نه یک انتخاب اختیاری.

EDFA در این شبکه‌ها:

• توان سیگنال 1550 nm را قبل از توزیع بین چندین واحد تقویت می‌کند

• امکان استفاده از اسپلیترهای نوری با نسبت بالا (1:8، 1:16، 1:32) را فراهم می‌سازد

• کیفیت یکنواخت سیگنال تلویزیونی را برای تمامی واحدها تضمین می‌کند

• اجازه می‌دهد کل مجتمع از یک هِد-اِند مرکزی تغذیه شود

به همین دلیل EDFAها معمولاً در مدل‌های 4، 8، 16 و 32 پورت طراحی و استفاده می‌شوند تا متناسب با وسعت پروژه و تعداد واحدها، توزیع سیگنال بهینه انجام گیرد.

جمع‌بندی فنی

• EDFA مؤثرترین راهکار تقویت باند 1550 nm در شبکه‌های فیبر نوری است

• در شبکه‌های FTTH + CATV، بدون EDFA کیفیت پایدار سیگنال عملاً غیرممکن است

• این تجهیز امکان توسعه شبکه، کاهش تجهیزات اکتیو میانی و افزایش پایداری سیستم را فراهم می‌کند

خدمات تخصصی گروه بومرنگ

در پایان لازم به تأکید است که گروه بومرنگ با تکیه بر دانش فنی عمیق در حوزه فیبر نوری، FTTH و سیستم‌های آنتن مرکزی مبتنی بر فیبر، خدمات تخصصی طراحی، مشاوره، تأمین تجهیزات و اجرای EDFA و Optical CATV را ارائه می‌نماید.

گروه بومرنگ به‌عنوان نخستین مجموعه‌ای که برای اولین بار این خدمات را به‌صورت عملیاتی و یکپارچه در مجتمع‌های مسکونی ایران پیاده‌سازی نموده است، توانسته استاندارد جدیدی در کیفیت، پایداری و مهندسی شبکه‌های فیبر نوری ساختمانی ایجاد نماید.