INFRAESTRUCTURA DE LA RED DE CABLES SUBMARINOS DE FIBRA OPTICA
2.1 EQUIPO TERMINAL DE LINEA SUBMARINA (SLTE)
2.1.6 AMPLIFICACION OPTICA:
En los sistemas de cables submarinos la amplificación óptica esta basada en la fibra dopada de erbio (EDFA). Se emplea esta técnica en los pre-amplificadores, post amplificadores y repetidores submarinos.
Los EDFA emplean fuentes de bombeo. La amplificación se produce cuando un foton de señal en la ventana de 1. 550 nm pasan en las proximidades de un ion de erbio en un estado excitado. Cuando pasa a un estado no excitado, el erbio genera fotones gemelos de 1.550 nm por emisión estimulada. Los laseres de alta potencia a 980 0 1.480 nm se emplean para bombear el erbio, de ahí el termino de laseres de bombeo.[21].
Las potencias empleadas para bombear los EDFAs van desde 60 mW hasta 1 W dependiendo de la amplificación y el número de canales a amplificar. Generalmente se emplea bombeo a 980 nm para amplificadores de bajo ruido mientras que se emplean esquemas de bombeo de 1.480 nm para etapas de baja potencia.
El ancho de banda óptico natural de un EDFA se encuentra alrededor de los 25 nm y la respuesta espectral se acerca a la ganancia pico que es aproximadamente Gaussiana. Para aumentar el ancho de banda óptico y poder transmitir varias longitudes de onda se emplean los filtros ópticos denominados Fiber Bragg Grating (FBG) que se comportan como un rechazador óptico a una determinada longitud de onda [3]. Optimizando el perfil de atenuación de este FBG, se puede obtener una respuesta espectral que es inversa de la del EDFA, lo que significa que se puede crear un EDFA de banda ancha introduciendo un FBG en la salida del amplificador óptico.
Esta técnica se ha utilizado para alcanzar un ancho de banda de 12 nm en Sistemas de Cable Submarino tales como la Southern-Cross (Une Estados Unidos y Australia), que permite transmitir 16 espaciados en 0,8 nm. La técnica se utilizó después para aumentar el ancho de banda de cada EDFA a 27 nm. No obstante, ya que el perfil de ganancia de un EDFA sobre una banda de 27 nm es desigual, tuvo que crearse un filtro de perfil complejo, que requería tres FBGs en cascada en vez de sólo uno.
Es imposible alcanzar la ganancia plana perfecta de cada EDFA, por lo que se deben insertar filtros adicionales, conocidos como ecualizadores de perfilado (SEQ) y Ecualizador de Inclinación (TEQ).
Los SEQs compensan las imperfecciones residuales de la ganancia de un bloque de aproximadamente 15 EDFAs. Un SEQ se construye con varios FBGs en cascada para obtener el perfil requerido.
La última mejora en amplificadores ópticos de alto tráfico se alcanzo con la llegada de los Amplificadores Raman. El efecto Raman es un fenómeno no lineal que ocurre en altas concentraciones de potencia en la fibra. Por ejemplo, un bombeo de 1 W a 1.450 nm emitidos en una fibra estándar monomodo producirá ganancia en la banda de 1550 nm.
La Ganancia Raman [17] Figura No 34 se alcanza de la transferencia de potencia de un
flujo óptico a otro que esta desplazado a una frecuencia menor. El espectro de la ganancia Raman en una fibra de sílice se muestra en la figura. La Banda de ganancia esta sobre los 40 Thz de ancho de banda con un pico cercano a los 13.2 Thz. La Banda de Ganancia se desplaza con el espectro de bombeo y el valor pico del coeficiente de ganancia es inversamente proporcional a la longitud de onda de bombeo.
Figura No 34 Ganancia Raman
Las ventajas de los amplificadores Raman están asociadas a varios aspectos fundamentales. La ganancia Raman existe en cada fibra y no es resonante lo que permite alcanzar un rango entre 0,3 a 2 µm. Además el espectro de ganancia puede ser ajustado a través de la longitud de onda de bombeo y la amplificación es de banda ancha (ancho de banda mayor de 5 Thz)
El preamplificador ROPA permite amplificar la señal en un punto alejado desde los terminales sin necesidad de una inyección de potencia eléctrica. Consiste en amplificadores de fibra dopada con erbio (erbium-doped-fibre amplifiers - EDFA) instalados en un alojamiento (Remote Amplifier Housing - RAH) sumergida a unos 95km de la estación terminal.
Desde la estación terminal, se bombea el amplificador EDFA, usado como tele- preamplificador, a través de la fibra de línea o empleando una fibra adicional exclusiva mediante un equipo de bombeo a 1480nm como muestra la Figura No 35.
Cuando se necesitan pre y postamplificadores, se instalan en un único recinto (Remote Amplifier Housing - RAH).
Las Figura No 35 muestra la arquitectura de los pre y post amplificadores ROPA.[18].
W D M Erb iu m d o p ed fib re RA H Pu m p 1 4 8 0 n m Rx sig n a l p u m p sig n a l Lin e fib re 1 Tx Lin e fib re 2 Po st- A m p W D M Erb iu m d o p ed fib re RA H Pu m p 1 4 8 0 n m Rx sig n a l p u m p Erb ium d o p ed fib re sig n a l Lin e fib re 1 Tx Pu m p 1 4 8 0 n m p u m p Lin e fib re 2 Extra - fib re Po st- Am p
El recinto Remote Amplifier Housing (RAH), la parte sumergida del amplificador ROPA, sólo contiene componentes pasivos, haciéndolo así muy fiable. No necesita ningún tipo de mantenimiento concreto durante toda la vida del sistema.
Figura No 36 Restricciones que impone la cadena de amplificación.
Una aplicación de la amplificación óptica es en los repetidores. Como se observa en la
Figura 37, esta formado por dos EDFA. Para aplicaciones donde se necesiten potencias de
salida elevadas, se emplea un arreglo de dos bombas: 980 y 1480 nm. La potencia de salida puede ser ajustada a través del sistema de supervisión que permite medir los niveles de entrada y salida, la corriente de bombeo para supervisar fallas y además permite la localización de fallas en la fibra por el método EOTDR.
Como regla a la salida de los EDFA se coloca un ecualizador cuya función es aplanar la ganancia del mismo [19]