EDFA, DFA   Erbium Doped Fiber Amplifier, Doped Fiber Amplifier   에르븀 첨가 광섬유증폭기, 어븀 첨가 광섬유 증폭기, 어븀 도핑 광증폭기, 불순물 첨가 광섬유 증폭기

1. DFA (Doped Fiber Amplifier) 

  ㅇ 불순물 첨가된 광섬유와 레이저를 이용하여 광 신호 자체를 증폭하는 장치
     - 불순물 첨가된 광섬유를 레이저 광공진기로 동작시켜 특정 파장의 광파를 증폭하게됨

     - 주요 불순물 이온 도펀트 例) 어븀 이온 Er3+, 네오디뮴 이온 Nd3+ 등

  ※ 2000년초 많은 연구개발로 C Band 및 L Band 파장대역에서,
     - 광섬유를 통한 광신호의 `광학적 증폭`을 구현
     - WDM(파장 다중화) 시대를 여는 계기가 된 장비


2. EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier)

  ㅇ 높은 에너지 준위로 여기된 어븀 이온 Er3+이 기저 상태로 천이하면서 방출하는
     에너지로 입사광을 증폭시킴 (유도방출에 의한 광 증폭 현상)
     - 이때, Er3+ 이온의 에너지 준위가 넓은 대역에 분포되어있기 때문에 증폭대역도
             1550 nm 부근에서 넓게 나타남

  ㅇ 동작 과정
     - 특정 파장 범위 내에서 펌핑 레이저의 광 에너지가 주입되면,
        . 어븀 흡수 광 파장 (펌핑 레이저 파장) : 980, 1480 nm
     - 어븀 원자가 여기 상태로 천이되고,
     - 그후 에너지 일부를 분자 격자 진동 에너지로 방출하면서 준 안정 상태로 들어가게되고,
     - 이때, 1550~1640 nm 파장으로 입사되는 광 신호에 의해 준 안정 상태에서 기저 상태로 
       유도방출되며 광증폭 현상이 나타남

  

  ㅇ 특징 
     - 외부에서 보조적인 광 에너지를 광커플러로 주입할 필요가 있음
        . 이때의 외부 레이저를 펌핑(Pumping) 레이저라고 함
     - 도핑된 광섬유 길이가 길수록 증폭 이득을 크게할 수 있음
     - 불순물 이온의 도핑영역은 광섬유 코어임


3. EDFA 특성

  ㅇ 증폭 효율이 높고, 잡음지수가 낮으며, 편광 의존성이 매우 작음
  ㅇ 2.5 Gbps 이상의 고속에서 상호간섭이 없음
  ㅇ 30 dB (1000배) 이상으로 광 신호 자체의 증폭이 가능


4. 광 증폭 대역 (C Band 및 L Band)

  ㅇ C-Band EDFA 
     - 1530 nm ~ 1565 nm (C-Band)인 약 30 nm에서 높은 이득을 내는 파장대역을 제공
     - 이 대역을 Erbium-Amplifier Band 라고도 함

  ㅇ L-Band EDFA
     - C-Band 증폭 대역을 이보다 장파장 쪽으로 천이시킨 L-Band EDFA는,
     - 1565 ~ 1600 nm 에서 동작토록 실용화
        . EDFA 구조를 변화시켜 대역폭을 확장하는 기술임

  ㅇ W-EDFA
     - 약 80 nm 이상의 넓은 파장대역에서 이득을 제공하는 W-EDFA가 실용화 중


5. [참고사항]

  ㅇ EDFA의 사용에는,
     - 기존 광전송장비의 운용 파장대를 1550nm 으로 옮겨가는 부담 있음
     - 왜냐하면, 기존 장비가 1310nm 파장에 최적화되어 있기 때문임
     - 따라서, 1310nm 파장대역에서의 광증폭을 위해서는 SOA(반도체 광증폭기) 등을 사용

  ㅇ 1550nm 파장대는,
     - 1310nm 파장대에 비해 매우 높은 분산(15 - 17 ps/nm·km) 특성을 가짐
     - 따라서, 분산(Dispersion) 보상 기술이 중요하게됨