اتفاق بنیادی در حوزه نوری، ابداع تقویت‌کننده‌های کاملاً نوری بود. قبل از اختراع این تکنولوژی مهندسین برای ارسال سیگنال به فواصل دورتر با دشواری‌های جدی روبه‌رو بودند. از این مشکلات می‌توان به تبدیل سیگنال نوری به حوزهٔ الکتریکال و تبدیل دوباره آن به سیگنال نوری و ارسال مجدد آن اشاره کرد. این کار باید برای هر طول‌موج نوری به‌صورت جداگانه و در فواصل معین انجام می‌شد. ازاین‌رو ما به دستگاه‌های اکتیو زیادی در سراسر مسیر نیاز داشتیم و تأخیر ما باتوجه‌به تعداد دستگاه‌های اکتیو رابطه مستقیم داشت. با پیشرفت تکنولوژی و اختراع تقویت‌کننده‌های نوری در سال ۱۹۸۷ میلادی و با بهره‌گیری از خاصیت عنصر اربیوم این تقویت‌کننده، بدون تبدیل سیگنال نوری به حوزهٔ الکتریکال، سیگنال نوری تضعیف‌شده را به‌صورت مطلوب تقویت نموده و آماده ارسال مجدد برای ادامه مسیر می‌کند.

EDFA چیست؟

EDFA مخفف کلمات Erbium-Doped Fiber Amplifier به معنی تقویت‌کننده نوری با بهره‌گیری از خاصیت عنصر اربیوم است. این تقویت‌کننده نوری با استفاده از خاصیت ناخالصی اربیوم اضافه‌شده به فیبر به‌صورت کاملاً نوری، طول‌موج‌های که در لانداهای مختلف قرار دارند را به‌صورت هم‌زمان تقویت و ارسال می‌نماید.

شرح عملکرد دستگاه:

باتوجه‌به بلوک دیاگرام زیر، سیگنال تضعیف‌شده از نقطه A وارد مدار می‌شود.

در ابتدا وارد بلوک Isolator شده که وظیفه این بلوک ایجاد یک مسیر یک‌طرفه برای جلوگیری از انتقال و برگشت نور به سمت منبع و درنتیجه آسیب آن می‌باشد.

برای تقویت سیگنال ورودی، ما نیاز به یک سیگنال نوری پرتوان، اما در طول‌موجی متفاوت با سیگنال ورودی داریم که این وظیفه بر عهدهٔ منبع نوری لیزری به نام Pump LD است. این منبع در بازهٔ فرکانسی ۹۸۰ و ۱۴۸۰ نانومتر (بر طبق نیاز) به تولید فرکانس‌های نوری موردنیاز پرداخته و بعدازآن باید این دو سیگنال را با یکدیگر مخلوط‌کنیم و به یک خروجی واحد برسیم.

وظیفهٔ مخلوط کردن این دو سیگنال بر عهدی بلوک WDM است. سیگنال ورودی با سیگنال Local جمع کرده و به بلوک EDF ارسال می‌کند.

وظیفهٔ بلوک EDF انتقال توان از فوتون‌های پرانرژی Local تولیدی به فوتون‌های کم‌توان ورودی، با بهره‌گیری از خاصیت غیرخطی ناخالصی اربیوم است. به‌عبارتی‌دیگر این بلوک یک فیبر با ناخالصی اربیوم است. فیبرهایی که داری ناخالصی اربیوم هستند رفتاری کاملاً غیرخطی از خود نشان می‌دهند و کاربرد فراوانی در آمپلی‌فایرها و صنایع مخابراتی دارند. این فیبر درواقع انرژی فوتون‌های پرتوان را دریافت و آن را به فوتون‌هایی باانرژی کمتر منتقل می‌کند. درنتیجه سیگنال نوری که در ورودی مدار دارای توانی بسیار پایین و تضعیف‌شده بود، بعد از عبور از بلوک EDF تقویت‌شده و توان سیگنال Local به آن منتقل‌شده و آمادهٔ ارسال مجدد بر روی فیبر می‌گردد.

در انتها برای جلوگیری از انتقال سیگنال Local تولیدی همراه با سیگنال ورودی بر روی فیبر، از یک Isolator می‌توان استفاده نمود. Isolator به‌عنوان یک فیلتر عمل کرده و از عبور سیگنال نوری Local با پهنای باند ۹۸۰ نانومتر جلوگیری می‌کند. درنتیجه به‌وسیله این فناوری سیگنال‌های نوری را بدون تبدیل به حوزه الکتریکال، می‌توان به فواصل خیلی دور ارسال نمود.

از مهم‌ترین ویژگی‌های این محصول می‌توان به پهنای باند وسیع (کاربرد در سیستم‌های WDM) و تقویت Gain بالا، پیچیدگی کم به نسبت سایر روش‌ها، مصرف توان کم، تقویت چندین لاندا به‌صورت هم‌زمان، کاهش تعداد دستگاه‌های مورداستفاده، کاهش شدید هزینه‌ها به‌صورت چشمگیر اشاره کرد.