Design and analysis of L-band erbium doped fiber amplifiers

Abstract

Optical Amplifiers are essential devices for long haul optical fiber communications. To extend optical communication window, wide band and flat gain optical amplifiers are needed. In this study, four types of erbium doped fibers, namely Fc-xsec, Fiber core, R31703, and ErFiber, were analyzed by using OptiAmplifier simulation program, with different pump powers, pump configurations and different input signal powers. These four types of EDF were applied to two types of new L- band EDFA configurations, namely double pass EDFA with wave selective coupler, and triple pass EDFA with passive EDF. The performance improvements have been achieved by the elimination of the residual pump power out of the signal and to realize high and flat gain and low noise figure. According to the simulation results the best result was obtained for the forward pumping ErFiber type EDF. Also, forward double pass EDFA with wave selective coupler (WSC) configuration was better with respect to gain, noise figure and gain flatness criteria. These results indicate increasing pump power lead to increase output power and decrease noise figure at the same time, as well as, the results are convergent for the bidirectional pumping. However, we found lower gain with higher noise figure for the backward pumping was used.

Optik yükselteçler uzun mesafe fiber optic haberleşme için temel aygıtlardır. Optik iletişim penceresini genişletmek için düz kazançlı ve geniş bandlı optic yükselteçlere ihtiyaç vardır. Bu çalışmada OptiAmplifier optik simulasyon yazılımı kullanılarak farklı pompa güçleri, pompa konfigürasyonları ve giriş sinyal güçleri ile Fc-xsec, Fibercore, R31703, and ErFiber olarak adlandırılan dört tür erbiyum katkılı fiber çift geçişli EDFA ve üç geçişli EDFA olarak adlandırılan iki farklı yükseltece uygulanmıştır. Performans iyileştirmesi artık pompa gücünün elimine edilerek yüksek sinyal gücü ve düz kazanç ve düşük gürültü katsayısı elde edilmesiyle sağlanmıştır. Simulasyon sonuçlarına gore düz kazançlılık, yüksek kazanç ve düşük gürültü katsayısı kriterlerine gore en iyi sonuç çift geçişli EDFA için ErFiber türü EDF in kullanıldığı ileri pompalama konfigurasyonu ile elde edilmiştir. Bu sonuçların çift yönlü pompalama için de büyük ölçüde geçerli olduğu ve pompa gücünün artırılmasının çıkış gücünü artırdığı ve gürültü katsayısını azalttığı görülmüştür. Ancak geri yönlü pompalama konfigurasyonunun kazancı düşürüp gürültü katsayısını artirdiğl bulunmuştur.