Классификация edfa по способам применения различают:

• предварительные усилители

• линейные усилители

• усилители мощности

Предварительные усилители (предусилители) устанавливаются непосредственно перед приемником регенератора и способствуют увеличению отношения сигнал/шум на выходе электронного каскада усиления в оптоэлектронном приемнике. Оптические предусилители часто используются в качестве замены сложных и обычно дорогих когерентных оптических приемников.

Линейные усилители устанавливаются в промежуточных точках протяженных линий связи между регенераторами или на выходе оптических разветвителей с целью компенсации ослабления сигнала, которое происходит из-за затухания в оптическом волокне или из-за разветвления в оптических разветвителях, ответвителях, мультиплексорах WDM. Линейные усилители заменяют оптоэлектронные повторители и регенераторы в тех случаях, когда нет необходимости в точном восстановлении сигнала.

Усилители мощности (бустеры) устанавливаются непосредственно после лазерных передатчиков и предназначены для дополнительного усиления сигнала до уровня, который не может быть достигнут на основ лазерного диода. Бустеры могут также устанавливаться перед оптическим разветвителем, например при передаче нисходящего трафика в гибридных волоконно-коаксиальных архитектурах кабельного телевидения.

Рисунок 12 - Применение разных типов оптических усилителей

В таблице 3 указана степень значимости параметров EDFA в зависимости от типа усилителя.

Таблица 3 - Сравнительный анализ параметров трех типов EFDA

Параметр	Предусилитель	Линейный усилитель	Усилитель мощности
Коэффициент усиления G	высокий *	средний	низкий
Коэффициент шума NF	низкий	средний *	низкий
Мощность насыщения Pout sut	низкая	средняя	высокая *
Нелинейность **	низкая	низкая	низкая
Зона усиления	узкая	широкая	широкая
Отклонение от плато G	не указывается	высокая линейность	высокая линейность

* - указан наиболее значимый параметр;

** - нелинейность охватывает совокупность характеристик: зависимость G от Pin , поляризационную чувствительность, PMD усилителя, поперечные помехи между каналами.

3 Оптимальные параметры функционирования оптических усилителей

3.1 Каскадное усиление оптического сигнала

Использование многокаскадного усиления оптического сигнала позволяет добиться оптимального и высокого значения коэффициента усиления, при этом минимизировать шум усиления [19-21].

На рис. 13 показана типовая диаграммы мощности сигнала в процессе распространения, а также процесс накопления шума в линии из каскада усилителей EDFA. Каждый усилитель осуществляет усиление сигнала коэффициент усиления (дБ) и вносит определенный уровень шума (Вт).

Далее будем пренебрегать мощностью шума нулевых флуктуаций.

Рисунок 13 - Диаграммы мощности в межрегенерационной линии с каскадом усилителей EDFA

Обозначим удельное затухание в волокне α (дБ/км), тогда полное затухание на длине L (км) сегмента между EDFA составляет L. Ниже приведены основные соотношения, описывающие процессы затухания в линии и усиление на EDFA для полезного сигнала и шума:

где: введены обозначения , , , соответственно для мощности входного и выходного сигнала, а также входного и выходного шума по отношению к усилителю . Оптические усилители характеризуются определенной мощностью насыщения выходного сигнала . Эффективная работа усилителя достигается при таком входном сигнале, когда выходной сигнал сравним с мощностью насыщения (обычно немного превосходит мощность насыщения) - при меньшем уровне входного сигнала возрастает удельный вес постоянной составляющей вносимого шума, а при большем уровне входного сигнала (следовательно и входного шума) происходит усиление только шума. Таким образом, в идеально сбалансированной линии из каскада усилителей . Отсюда . Тогда, получаем . Пренебрегая уровнем шума в выходном сигнале от стартового регенератора, т.е. положив , для отношения сигнал/шум на выходе k-го усилителя находим: дБ. И окончательно, если мощность сигнала и шума указана в дБм, запишем это соотношение в виде:

(дБ) (7)

где: (дБм), значение нужно подставлять в Гц.

Как видно из (7), SNR падает с ростом числа каскадов EDFA. Допустимая величина SNR сильно зависит от сетевого / телекоммуникационного стандарта. По этой причине выбор оптических усилителей с теми или иными параметрами, равно как расчет максимального число усилителей в регенерационной линии и максимальной протяженности сегментов, должны проводится строго в соответствии с планируемым сетевым приложением. Например, если в мультиплексных каналах одновременно будут использоваться сетевые стандарты: ATM/STM-1, ATM/STM-4, Gigabit Ethernet, STM-16, то достаточно удовлетворить самому жесткому требованию на SNR из них, в данном случае это - STM-16.