説明: エルビウム添加光ファイバ増幅器 EDFA 光増幅器

説明: エルビウム添加光ファイバ増幅器EDFA光増幅器

エルビウム添加光ファイバ増幅器（EDFAエルビウムドープ光ファイバー（Er3+を光ファイバーコアにドープした光信号増幅器）は、1985年にサウサンプトン大学で開発された最初の光増幅器であり、光ファイバー通信における最大の発明の一つです。エルビウムドープ光ファイバーは、光ファイバーのコアとなる石英光ファイバーに微量の希土類元素エルビウム（Er）イオンを添加した光ファイバーの一種です。エルビウム添加光ファイバ増幅器1980年代後半以降、エルビウム添加光ファイバ増幅器の研究は大きな進歩を遂げました。WDM技術は光ファイバ通信の容量を大幅に増加させ、光ファイバ通信において最も広く使用されている光増幅器となっています。

用途：光ファイバ増幅器は、光ファイバ通信システムにおいて光信号を直接増幅する光増幅装置である。光ファイバを用いた通信システムにおいて、光信号を電気信号に変換することなく、光信号を直接増幅する技術である。エルビウム添加光ファイバ増幅器（EDFA光増幅器、すなわち、光ファイバコアにエルビウムイオンEr3+を介した光信号増幅器）は、英国サウサンプトン大学と日本の東北大学によって開発された最初の光増幅器であり、光ファイバ通信における最大の発明の一つである。エルビウム添加光ファイバは、石英ファイバに微量の希土類元素エルビウム（Er）イオンを添加した光ファイバであり、これがエルビウム添加光ファイバ増幅器の中核となっている。1980年代後半から、エルビウム添加光ファイバ増幅器の研究において大きな進歩を遂げてきた。WDM技術は光ファイバ通信の容量を大幅に向上させ、光ファイバ通信において最も広く使用されている光増幅器である。

基本パラメータ

単語名: エルビウム添加光ファイバ増幅器

関連用語:光増幅器

希土類元素（Nd、Er、Pr、Tmなど）を添加した石英光ファイバーは、マルチレベルレーザーシステムを形成し、ポンプ光の作用下で入力信号光を直接増幅します。適切なフィードバックを提供した後、ファイバーレーザーが形成されます。ND添加光ファイバー増幅器の動作波長は1060nmと1330nmですが、光ファイバー通信の最適ポートからの逸脱などの理由により、その開発と応用は限られています。EDFAとPDFAの動作波長は、それぞれ光ファイバー通信の最低損失（1550nm）とゼロ分散波長（1300nm）ウィンドウにあり、TDFAは光ファイバー通信システムのアプリケーションに非常に適したSバンドで動作します。特に、最も急速に開発されているEDFAは実用化されています。

エルビウム添加光ファイバの開発を基盤として、多くの新しい光ファイバ増幅器が次々と登場しています。例えば、エルビウム添加光ファイバをベースとしたデュアルバンド光ファイバ増幅器（DBFA）は、広帯域光増幅器であり、その広帯域は波長分割多重（WDM）帯域のほぼ全域をカバーできます。同様の製品として、超広帯域光増幅器（UWOA）があり、これは1本の光ファイバで最大100波長チャネルを増幅できる広帯域を備えています。

実用化

従来の光ファイバーデジタル通信システムにエルビウム添加光ファイバー増幅器（EDFA増幅器）を適用すると、多くの光中継器を節約でき、中継距離が大幅に延長されるため、長距離ケーブル幹線システムにとって大きな意義があります。

主な用途は次のとおりです。

1. 光距離増幅器として使用できます。従来の電子光ファイバ中継器には多くの制限があります。例えば、デジタル信号とアナログ信号を相互に変換する場合、中継器もそれに応じて交換する必要があります。また、機器が低速から高速に変更された場合、中継器もそれに応じて交換する必要があります。同じ波長の光信号のみを伝送するため、構造が複雑で高価になるなどの問題もありました。エルビウム添加光ファイバ増幅器はこれらの欠点を克服しており、信号モードの変更に合わせて交換する必要がないだけでなく、機器の拡張や光波長分割多重化への適用時にも交換する必要がありません。

2. 光送信機のポストアンプおよび光受信機のプリアンプとして使用できます。光送信機のポストアンプとして使用すると、レーザーの送信パワーを0dbから+10dbまで増加できます。光受信機のプリアンプとして使用すると、感度も大幅に向上します。そのため、回線上にエルビウムドープアンプを1～2個設置するだけで、信号伝送距離を100～200km延長できます。

さらに、エルビウム添加光ファイバ増幅器（EDFAアンプ）は、この問題を解決しました。エルビウム添加光ファイバ増幅器の独自の利点は世界中で認められ、ますます広く利用されています。しかし、エルビウム添加光ファイバ増幅器にもいくつかの限界があります。例えば、長距離通信では上り下りができず、局舎業務連絡が困難で、故障箇所の発見が容易ではなく、励起光源の寿命も短いなどです。しかし、光ファイバ通信技術の継続的な進歩により、これらの問題は確実に解決されるでしょう。