في خط ألياف بصرية أطول، مضخم ألياف مشبعة بالإربيوم بتقنية DWDM تُركّب هذه المضخمات على مسافات محددة لضمان استعادة الإشارات التي أضعفتها الألياف. يستطيع مضخم الألياف المُطعّم بالإربيوم (EDFA) تضخيم أي نوع من الإشارات الضوئية، وفي الوقت نفسه، استعادة عدد كبير من إشارات قنوات WDM المستقلة. مع ذلك، فإن مضخمات الألياف المُطعّمة بالإربيوم، التي توفر تضخيمًا لقوة الإشارة الضوئية المرسلة، تُراكم التشوه الذي يحدث في أجزاء مختلفة من شبكة DWDM. يؤدي هذا التشوه إلى انخفاض نسبة الإشارة إلى الضوضاء الضوئية (OSNR) عند طرف الاستقبال في النظام.

متطلبات نظام WDM لـ EDFA
لضمان جودة نقل نظام WDM، يجب أن يتمتع مضخم الألياف الضوئية المطعّم بالإربيوم (EDFA) المستخدم في نظام WDM بعرض نطاق ترددي كافٍ، وكسب ثابت، ورقم ضوضاء منخفض، وقدرة خرج عالية.

1. عرض نطاق كسب مضخم الألياف الضوئية المطعمة بالإربيوم
يبلغ نطاق طيف الكسب المتاح حاليًا لمضخم الألياف الضوئية المطعمة بالإربيوم (EDFA) من 1530 إلى 1565 نانومتر، وعرض نطاق الكسب حوالي 35 نانومتر، وهو ما يكفي لتلبية احتياجات نظام تقسيم الطول الموجي (WDM) من 4 إلى 32 قناة. لزيادة عرض النطاق بشكل أكبر والاستفادة من موارد الطول الموجي، يجب تطوير نوع جديد من المضخمات الضوئية.

2. متطلبات نظام WDM لتسوية كسب EDFA
يشير مصطلح "استواء الكسب" (GF) لمضخم الألياف الضوئية المطعمة بالإربيوم (EDFA) إلى الفرق بين كسب نقطة الطول الموجي ذات الكسب الأقصى وكسب نقطة الطول الموجي ذات الكسب الأدنى ضمن نطاق التردد المتاح للكسب الكلي. في نظام تقسيم الطول الموجي (WDM)، كلما كان مطلوبًا أن يكون استواء الكسب لمضخم الألياف الضوئية المطعمة بالإربيوم أصغر، كان ذلك أفضل. عمومًا، يُظهر مضخم الألياف الضوئية المطعمة بالإربيوم تذبذبًا معينًا في الكسب ضمن نطاق عمله، أي أن الكسب الناتج عن أطوال موجية مختلفة يختلف. على الرغم من أن فرق الكسب ليس كبيرًا، إلا أنه عند توصيل عدة مضخمات ألياف ضوئية مطعمة بالإربيوم على التوالي، يتراكم فرق الكسب خطيًا. في الحالات الحرجة، بعد وصول الإشارة إلى جهاز الاستقبال، تكون القدرة الضوئية المستلمة لبعض القنوات ذات الكسب العالي مرتفعة جدًا لدرجة تحميل جهاز الاستقبال فوق طاقته، بينما تكون القدرة الضوئية المستلمة لبعض القنوات ذات الكسب المنخفض منخفضة جدًا لدرجة عدم وصولها إلى حساسية جهاز الاستقبال. لذلك، يجب أن يكون كسب المضخم ثابتًا للحفاظ على انحراف الكسب في كل قناة ضمن النطاق المسموح به. هناك طريقتان لاستواء كسب مضخمات الألياف: الأولى هي تقنية معادلة الكسب، والثانية هي تقنية الألياف الضوئية.

مزايا وعيوب EDFA
1. يتوافق طول الموجة العاملة مع الحد الأدنى لنافذة الفقد للألياف الضوئية، والتي يمكن استخدامها على نطاق واسع في اتصالات الألياف الضوئية.

2. كفاءة اقتران عالية. نظرًا لكونه مضخمًا للألياف الضوئية، فإنه سهل التوصيل باقتران الألياف، ويمكن أيضًا لحامه مع ألياف النقل بتقنية اللحام بالانصهار، ويمكن تقليل الفقد إلى 0.1 ديسيبل.

3. كفاءة عالية في تحويل الطاقة. تتركز المادة العاملة لليزر في لب الألياف، وتتركز في الجزء القريب من محور لب الألياف، بينما يكون ضوء الإشارة وضوء الضخ في أقوى حالاتهما أيضًا في الجزء القريب من المحور، مما يجعل الضوء والمادة يتفاعلان بشكل كامل.

4. كسب عالٍ وضوضاء منخفضة. طاقة الخرج كبيرة، ويمكن أن يصل الكسب إلى 40 ديسيبل، ويمكن أن تصل طاقة الخرج إلى 14 ديسيبل ميلي واط عند الضخ أحادي الاتجاه، و17 ديسيبل ميلي واط أو حتى 20 ديسيبل ميلي واط عند الضخ ثنائي الاتجاه، وعند الضخ الكامل، يمكن أن يكون رقم الضوضاء منخفضًا إلى 3-4 ديسيبل، كما أن التشويش المتبادل منخفض جدًا.

5. خاصية الكسب غير حساسة. أولاً، لا يتأثر كسب مضخم الألياف الضوئية المطعمة بالإربيوم بدرجة الحرارة، وتكون خاصية الكسب مستقرة ضمن نطاق 100 درجة مئوية. إضافةً إلى ذلك، لا علاقة للكسب بالاستقطاب.

٦. يمكن تحقيق نقل شفاف للإشارات، أي يمكن نقل الإشارات التناظرية والرقمية، والإشارات عالية السرعة والمنخفضة السرعة في آن واحد في نظام تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي. عند توسيع النظام، لا يمكن تغيير سوى الجهاز الطرفي دون تغيير الخط.

كما أن لتقنية EDFA عيوبًا متأصلة:

1. الطول الموجي ثابت، ولا يمكنه تضخيم الموجات الضوئية إلا حول 1.55 ميكرومتر. عند استخدام ألياف بصرية ذات ركائز مختلفة، لا يتغير مستوى طاقة أيونات الإربيوم إلا قليلاً. الطول الموجي القابل للتعديل محدود، ولا يمكن استخدام سوى عناصر أخرى.

2. عرض نطاق الكسب ليس مسطحًا، وهناك حاجة إلى وسائل خاصة لتعويض طيف الكسب في نظام WDM.