dfbf

Erbiu legiruoti skaiduliniai stiprintuvai (EDFA)

Erbiu legiruoti skaiduliniai stiprintuvai (EDFA)

Erbiu legiruoti skaiduliniai stiprintuvai (EDFA) kaip stiprinimo terpę naudoja retųjų žemių elementus, tokius kaip erbis (Er3+).Gamybos proceso metu jis dedamas į pluošto šerdį.Jį sudaro trumpas pluošto gabalas (paprastai maždaug 10 m), pagamintas iš stiklo, į kurį kaip priemaišą jonų pavidalu pridedamas nedidelis kontroliuojamas erbio kiekis (Er3+).Taigi silicio pluoštas veikia kaip pagrindinė terpė.Veikimo bangos ilgį ir stiprinimo dažnių juostos plotį lemia priedai (erbis), o ne silicio dioksido pluoštas.EDFA paprastai veikia 1550 nm bangos ilgio srityje ir gali pasiūlyti daugiau nei 1 Tbps.Taigi, jie plačiai naudojami WDM sistemose.

EDFA stiprinimo mechanizmui taikomas stimuliuojamos emisijos principas.Kai priedas (erbio jonas) yra didelės energijos būsenoje, krintantis įvesties optinio signalo fotonas jį stimuliuos.Jis išleidžia dalį savo energijos į priedą ir grįžta į mažesnės energijos būseną („stimuliuojama emisija“), kuri yra stabilesnė.Toliau pateiktame paveikslėlyje parodyta pagrindinė EDFA struktūra.

 indeksas

1.1 Pagrindinė EDFA struktūra

 

Siurblio lazerinis diodas paprastai sukuria optinį bangos ilgio signalą (esant 980 nm arba 1480 nm) esant didelei galiai (~ 10–200 mW).Šis signalas yra sujungtas su šviesos įvesties signalu silicio dioksido pluošto erbiumleguotoje dalyje per WDM jungtį.Erbio jonai sugers šią siurblio signalo energiją ir pereis į sužadinimo būseną.Dalis išėjimo šviesos signalo paliečiama ir grąžinama atgal į siurblio lazerio įvestį per optinį filtrą ir detektorių.Tai tarnauja kaip grįžtamojo ryšio galios valdymo mechanizmas, kad EDFA būtų savireguliuojantys stiprintuvai.Kai sunaudojami visi metastabilūs elektronai, tolesnis stiprinimas nevyksta.Todėl sistema stabilizuojasi automatiškai, nes EDFA išėjimo optinė galia išlieka beveik pastovi, nepaisant įvesties galios svyravimų, jei tokių yra.

 

1213 m

1.2 Supaprastinta EDFA funkcinė schema

 

Aukščiau pateiktame paveikslėlyje parodyta supaprastinta funkcinė EDFA schema, kurioje lazerio siurblio signalas pridedamas prie įvesties optinio signalo (esant 1480 nm arba 980 nm) per WDM jungtį.

Šioje diagramoje parodytas labai paprastas EDF stiprintuvas.Siurblio signalo bangos ilgis (kai siurblio galia apie 50 mW) yra 1480 nm arba 980 nm.Tam tikra šio siurblio signalo dalis yra perduodama į įvesties optinį signalą stimuliuojama emisija per trumpą erbiu legiruoto pluošto ilgį.Jo tipinis optinis stiprinimas yra apie 5–15 dB ir mažesnis nei 10 dB triukšmo rodiklis.Veikiant 1550 nm, galima gauti 30–40 dB optinį stiprinimą.

 

124123

1.3 Praktinis EDFA įgyvendinimas

Aukščiau pateiktame paveikslėlyje pavaizduotas supaprastintas EDFA veikimas su praktine struktūra, kai naudojamas WDM programoje.

Kaip parodyta, jį sudaro šios pagrindinės dalys:

  • Izoliatorius prie įėjimo.Tai neleidžia EDFA generuojamam triukšmui sklisti link siųstuvo galo.

  • WDM jungtis.Jis sujungia mažos galios 1550 nm optinį įvesties duomenų signalą su didelės galios siurbimo optiniu signalu (iš siurblio šaltinio, pvz., lazerio), esant 980 nm bangos ilgiui.

  • Nedidelė dalis erbiu legiruoto silicio pluošto.Tiesą sakant, tai yra aktyvi EDFA terpė.

  • Izoliatorius prie išėjimo.Tai padeda išvengti bet kokio atgal atspindėto optinio signalo patekimo į erbiu legiruotą silicio dioksido pluoštą.

Galutinis išvesties signalas yra sustiprintas 1550 nm bangos ilgio optinis duomenų signalas su likutiniu 980 nm bangos ilgio siurblio signalu.

Erbiu legiruotų skaidulinių stiprintuvų (EDFA) tipai

Yra dviejų tipų erbiu legiruotų pluošto stiprintuvų (EDFA) struktūros:

  • EDFA su dauginimosi siurbliu

  • EDFA su priešpriešinio sklidimo siurbliu

Žemiau esančiame paveikslėlyje pavaizduoti priešpriešinio sklidimo siurbliai ir dvikrypčiai siurbliai, kurie gali būti naudojami EDFA konstrukcijose.

Skirtingi siurblių išdėstymai

Kartu sklindantis siurblys EDFA pasižymi mažesne išėjimo optine galia ir mažu triukšmu;o priešpriešinio sklidimo siurblys EDFA užtikrina didesnę optinę galią, tačiau taip pat sukuria didesnį triukšmą.Įprastoje komercinėje EDFA naudojamas dvikryptis siurblys su vienu metu sklindančiu ir priešingu sklidimu, todėl gaunamas santykinai vienodas optinis stiprinimas.

EDFA taikymas kaip stiprintuvas, linijinis ir išankstinis stiprintuvas

Taikant ilgo nuotolio optinio pluošto ryšio liniją, EDFA galima naudoti kaip stiprintuvą optinio siųstuvo išvestyje, linijinį optinį stiprintuvą kartu su optiniu pluoštu, taip pat išankstinį stiprintuvą prieš pat imtuvas, kaip parodyta aukščiau esančiame paveikslėlyje.

Pažymėtina, kad linijiniai EDFA dedami 20–100 km atstumu vienas nuo kito, atsižvelgiant į skaidulų nuostolius.Optinis įvesties signalas yra 1,55 μm bangos ilgio, o siurblio lazeriai veikia 1,48 μm arba 980 nm bangos ilgiu.Įprastas erbiu legiruoto pluošto ilgis yra 10–50 m.

Stiprinimo mechanizmas EDFA

Kaip minėta anksčiau, EDFA stiprinimo mechanizmas yra pagrįstas stimuliuojama emisija, panašia į lazerio spinduliuotę.Didelė optinio siurblio signalo energija (gaunama kitu lazeriu) sužadina erbio jonus (Er3+) viršutinėje energijos būsenoje silicio pluošte.Įvesties optinių duomenų signalas stimuliuoja sužadintų erbio jonų perėjimą į žemesnės energijos būseną ir sukelia tokios pat energijos, ty tokio pat bangos ilgio kaip ir įvesties optinio signalo, fotonų spinduliavimą.

Energijos lygio diagrama: Laisvieji erbio jonai turi atskirus energijos juostos lygius.Kai erbio jonai yra legiruojami į silicio dioksido pluoštą, kiekvienas jų energijos lygis suskaidomas į keletą glaudžiai susijusių lygių, kad susidarytų energijos juosta.

 

15123

1.4 EDFA stiprinimo mechanizmas

 

Norint pasiekti populiacijos inversiją, Er3+ jonai pumpuojami tarpiniame 2 lygyje. Taikant netiesioginį metodą (980 nm siurbimas), Er3+ jonai nuolat perkeliami iš 1 lygio į 3 lygį. Po to vyksta neradiacinis skilimas į 2 lygį, nuo kur jie nukrenta iki 1 lygio, spinduliuodami optinius signalus norimu 1500–1600 nm bangos ilgiu.Tai žinoma kaip 3 lygių stiprinimo mechanizmas.

 

Daugiau gaminių su Erbiu rasite mūsų svetainėje.

https://www.erbiumtechnology.com/erbium-laser-glasseye-safe-laser-glass/

El. paštas:devin@erbiumtechnology.com

WhatsApp: +86-18113047438

Faksas: +86-2887897578

Pridėti: Nr.23, Chaoyang kelias, Xihe gatvė, Longquanyi rajonas, Čengdu, 610107, Kinija.


Atnaujinimo laikas: 2022-05-05