Nh− đã biết, muốn thực hiện khuếch đại tín hiệu ánh sáng, các bộ khuếch đại quang đòi hỏi phải có nguồn công suất bên ngoài để cung cấp thêm năng l−ợng cho tín hiệu đầu vàọ Bơm sẽ thực hiện việc cung cấp công suất này thông qua các cơ chế kích thích điện tử trong các nguyên tử làm cho chúng di chuyển từ mức năng l−ợng thấp tới mức năng l−ợng hơn. Để đạt đ−ợc khuếch đại, bơm sẽ phải cung cấp nghịch đảo nồng độ trên những chuyển dịch có lợị Thông th−ờng EDFA đ−ợc thiết kết để hoạt động vơi ánh sáng bơm và tín hiệu truyền theo cùng h−ớng, tr−ờng hợp này gọi là bơm thuận. Hoặc ánh sáng bơm cũng có thể truyền theo h−óng ngựơc lại với h−ớng truyền sóng, đó là sự kết hợp của bơm h−ớng thuận và bơm h−ớng ng−ợc.
Tất cả các cấu hình này nh− thể hiện trên các hình vẽ 2.31a, b, c. Lý do có các cấu hình bơm khác nhau đó là do sự phân bố của ánh sáng bơm trong sợi quang.
Theo các hình vẽ này, ánh sáng bơm từ điốt Laser (LD) 0,98/1,48 àm ghép cùng với ánh sáng tín hiệu 1,55 àm nhờ môt g−ơng l−ỡng h−ớng sắc. G−ơng l−ỡng h−ớng sắc đ−ợc làm từ các lớp mảng chất điện môi có độ dày đ−ợc sắp xếp để cho phép ánh sáng 1,55àm đi qua nh−ng lại phản xạ ánh sáng 0,98/1,48 àm. Các bộ cách ly quang không nhạy cảm với phân cực ánh sáng, nh−ng lại nhạy cảm với h−ớng truyền sóng trên cả hai đầu kết cuối của sợi quang để ngăn chặn sóng phản xạ ng−ợc trở lại sợi quang. Một bộ lọc quang cũng đ−ợc lắp ở kết cuối của bộ khuếch đạị Bộ lọc này là cần thiết để ngăn chặn ánh sáng bơm đi ra khỏi bộ khuếch đại và cũng loại bỏ ảnh h−ởng nhiễu bức xạ tự phát đ−ợc khuếch đại (ASE) trong bộ tách sóng. Từ điểm quan sát, để loại bỏ nhiễu ASE, sẽ sử dụng bộ lọc dải băng hẹp (<1nm).
• Cấu hình bơm thuận:
Trong tr−ờng hợp bơm thuận, nh− thể hiện thên hình vẽ 2.8a,
N N
N2− 1
lớn nhất ở đầu vào kết cuối sợi quang. Điều này có nghĩa hệ số nghịch đảo nồng độ
N N N nspon 1 2 2 −
= nhỏ hơn ở đầu vào, và vì vậy, nhiễu ASE ở kết đầu vào sẽ nhỏ hơn ở kết cuối đầu rạ Khi khuếch đại hai tầng có hệ số nhiễu khác nhau, đặc tính nhiễu chung sẽ tốt hơn khi bộ khuếch đại nhiễu thấp hơn đ−ợc lắp đặt tr−ớc bộ khuếch đại có nhiễu cao hơn. Do đó, bơm thuận biểu thị đặc tính nhiễu tốt hơn so với bơm ng−ợc. Tín hiệu 1,55 àm EDF G−ơng l−ỡng h−ớng sắc Bộ cách ly Bộ cách lyBộ lọc quang Bơm Bơm LD 0,98/1,48 àm
• Cấu hình bơm ng−ợc
Trong tr−ờng hợp bơm ng−ợc, nh− thể hiện trên hình vẽ 2.8b, công suất tín hiệu bão hoà cao hơn so bới với bơm thuận. Về phía kết cuối của sợi quang khuếch đại, c−ờng độ tín hiệu cao và gần nh− bão hoà. Tuy nhiên, c−ờng độ tín hiệu bão hoà sẽ tăng lên cùng với công suất bơm. Với bơm ng−ợc, công suất bơm lớn nhất theo h−ớng kết cuối của sợi quang, ở đây c−ờng độ cao là cần thiết để nâng cao công suất tín hiệu bão hoà. Không chỉ công suất tín hiệu bão hoà tăng lên, mà toàn bộ độ khuếch đại của bộ khuếch đại cũng tăng lên. Nếu nh− với công suất bơm tăng lên, độ khuếch đại sẽ bão hoà và tổng công suất sẽ bị giảm xuống. Nh− vậy bơm ng−ợc có những tiện lợi đó là công suất bão hoà và độ khuếch đại cao hơn so với tr−ờng hợp bơm thuận.
• Cấu hình bơm hai h−ớng:
Trong tr−ờng hợp bơm theo hai h−ớng, nh− thể hiện trên hình vẽ 2.8c, sẽ có đ−ợc thuận lợi cả về chi phí và mức độ phức tạp. Tức là sơ đồ cấu hình bơm hai h−ớng sẽ cho phép tận dụng đ−ợc những −u thế, đồng thời giảm thiểu những tác động bất lợi trong mỗi loại sơ đồ cấu hình bơm thuận hoặc bơm ng−ợc
Tín hiệu 1,55 àm Bộ cách ly EDF Bộ cách lyBộ lọc quang Bơm G−ơng l−ỡng h−ớng sắc Bơm LD 0,98/1,48 àm
Hình 2.8 b: Sơ đồ cấu hình bơm EDFA theo h−ớng ng−ợc
Tín hiệu 1,55 àm EDF G−ơng l−ỡng h−ớng sắc Bộ cách ly Bộ cách lyBộ lọc quang Bơm G−ơng l−ỡng h−ớng sắc Bơm LD 0,98/1,48 àm
Hình 2.8 c: Sơ đồ cấu hình bơm EDFA theo hai h−ớng
Bơm LD 0,98/1,48 àm