Prinċipju u applikazzjoni ta' amplifikatur tal-fibra EDFA drogat bl-erbju

Prinċipju u applikazzjoni ta'Amplifikatur tal-fibra EDFA dopat bl-erbju

L-istruttura bażika ta'EDFAAmplifikatur tal-fibra ddoppjata bl-erbju, li huwa magħmul prinċipalment minn mezz attiv (fibra tal-kwarz iddoppjata twila għexieren ta' metri, dijametru tal-qalba 3-5 mikroni, konċentrazzjoni tad-doping (25-1000)x10-6), sors tad-dawl tal-pompa (990 jew 1480nm LD), akkoppjatur ottiku u iżolatur ottiku. Id-dawl tas-sinjal u d-dawl tal-pompa jistgħu jinfirxu fl-istess direzzjoni (ko-ippumpjar), direzzjoni opposta (ippumpjar invers), jew fiż-żewġ direzzjonijiet (ippumpjar bidirezzjonali) fil-fibra tal-erbju. Meta d-dawl tas-sinjal u d-dawl tal-pompa jiġu injettati fil-fibra tal-erbju fl-istess ħin, il-jone tal-erbju jiġi eċċitat għal-livell ta' enerġija għolja (sistema bi tliet livelli) taħt l-azzjoni tad-dawl tal-pompa, u malajr jitmermer għal-livell metastabbli. Meta jerġa' lura għall-istat fundamentali taħt l-azzjoni tad-dawl tas-sinjal inċidentali, il-foton li jikkorrispondi mad-dawl tas-sinjal jiġi emess, sabiex is-sinjal jiġi amplifikat. L-ispettru amplifikat ta' emissjoni spontanja (ASE) tiegħu għandu bandwidth kbira (sa 20-40nm) u għandu żewġ qċaċet li jikkorrispondu għal 1530nm u 1550nm rispettivament.

Il-vantaġġi ewlenin ta'Amplifikatur EDFAhuma qligħ għoli, bandwidth kbir, qawwa għolja tal-ħruġ, effiċjenza għolja tal-ippumpjar, telf baxx ta' inserzjoni, u insensittività għall-istati tal-polarizzazzjoni.

Il-prinċipju tax-xogħol tal-amplifikatur tal-fibra drogat bl-erbju

L-amplifikatur tal-fibra dopat bl-erbju (Amplifikatur Ottiku EDFA） hija magħmula prinċipalment minn fibra ddoppjata bl-erbju (madwar 10-30m fit-tul) u sors ta' dawl tal-pompa. Il-prinċipju tax-xogħol huwa li l-fibra ddoppjata bl-erbju tiġġenera radjazzjoni stimulata taħt l-azzjoni tas-sors tad-dawl ippumpjat (tul ta' mewġa 980nm jew 1480nm), u d-dawl irradjat jinbidel bil-bidla tas-sinjal tad-dawl tad-dħul, li huwa ekwivalenti għall-amplifikazzjoni tas-sinjal tad-dawl tad-dħul. Ir-riżultati juru li l-qligħ tal-amplifikatur tal-fibra ddoppjata bl-erbju ġeneralment huwa 15-40db, u d-distanza tar-relay tista' tiżdied b'aktar minn 100km. Għalhekk, in-nies ma jistgħux ma jistaqsux: għaliex ix-xjentisti ħasbu li jużaw erbju ddoppjat fl-amplifikatur tal-fibra biex iżidu l-intensità tal-mewġ tad-dawl? Nafu li l-erbju huwa element rari tad-dinja, u l-elementi rari tad-dinja għandhom il-karatteristiċi strutturali speċjali tagħhom. Id-doppjar ta' elementi rari tad-dinja f'apparati ottiċi ilu jintuża għal żmien twil biex itejjeb il-prestazzjoni tal-apparati ottiċi, għalhekk dan mhuwiex fattur aċċidentali. Barra minn hekk, għaliex it-tul ta' mewġa tas-sors tad-dawl tal-pompa jintgħażel bħala 980nm jew 1480nm? Fil-fatt, it-tul ta' mewġa tas-sors tad-dawl tal-pompa jista' jkun 520nm, 650nm, 980nm, u 1480nm, iżda l-prattika wriet li t-tul ta' mewġa tas-sors tad-dawl tal-pompa ta' 1480nm għandu l-ogħla effiċjenza, segwit mit-tul ta' mewġa tas-sors tad-dawl tal-pompa ta' 980nm.

Struttura fiżika

Struttura bażika ta' amplifikatur tal-fibra ddoppjata bl-erbju (Amplifikatur Ottiku EDFA). Hemm iżolatur fit-tarf tad-dħul u fit-tarf tal-ħruġ, l-iskop huwa li jagħmel is-sinjal ottiku f'direzzjoni waħda. L-eċitatur tal-pompa għandu wavelength ta' 980nm jew 1480nm u jintuża biex jipprovdi l-enerġija. Il-funzjoni tal-akkoppjatur hija li jgħaqqad is-sinjal ottiku tad-dħul u d-dawl tal-pompa fil-fibra ddoppjata bl-erbju, u jittrasferixxi l-enerġija tad-dawl tal-pompa lis-sinjal ottiku tad-dħul permezz tal-azzjoni tal-fibra ddoppjata bl-erbju, sabiex tirrealizza l-amplifikazzjoni tal-enerġija tas-sinjal ottiku tad-dħul. Sabiex tinkiseb qawwa ottika tal-ħruġ ogħla u indiċi tal-ħoss aktar baxx, l-amplifikatur tal-fibra ddoppjata bl-erbju użat fil-prattika jadotta l-istruttura ta' żewġ sorsi tal-pompa jew aktar b'iżolaturi fin-nofs biex jiżolaw lil xulxin. Sabiex tinkiseb kurva tal-qligħ usa' u aktar ċatta, jiżdied filtru li jiċċattja l-qligħ.

L-EDFA jikkonsisti f'ħames partijiet ewlenin: fibra ddopjata bl-erbju (EDF), akkoppjatur ottiku (WDM), iżolatur ottiku (ISO), filtru ottiku, u provvista tal-ippumpjar. Sorsi tal-ippumpjar użati komunement jinkludu 980nm u 1480nm, u dawn iż-żewġ sorsi tal-ippumpjar għandhom effiċjenza tal-ippumpjar ogħla u jintużaw aktar. Il-koeffiċjent tal-istorbju tas-sors tad-dawl tal-pompa ta' 980nm huwa aktar baxx; Is-sors tad-dawl tal-pompa ta' 1480nm għandu effiċjenza tal-ippumpjar ogħla u jista' jikseb qawwa tal-ħruġ akbar (madwar 3dB ogħla mis-sors tad-dawl tal-pompa ta' 980nm).

vantaġġ

1. It-tul tal-mewġa operattiv huwa konsistenti mat-tieqa minima ta' attenwazzjoni tal-fibra single-mode.

2. Effiċjenza għolja ta' akkoppjar. Minħabba li huwa amplifikatur tal-fibra, huwa faċli li jiġi akkoppjat mal-fibra tat-trażmissjoni.

3. Effiċjenza għolja fil-konverżjoni tal-enerġija. Il-qalba tal-EDF hija iżgħar minn dik tal-fibra tat-trażmissjoni, u d-dawl tas-sinjal u d-dawl tal-pompa huma trasmessi simultanjament fl-EDF, għalhekk il-kapaċità ottika hija kkonċentrata ħafna. Dan jagħmel l-interazzjoni bejn id-dawl u l-jone Er tal-mezz ta' qligħ sħiħa ħafna, flimkien mat-tul xieraq tal-fibra ddoppjata bl-erbju, għalhekk l-effiċjenza tal-konverżjoni tal-enerġija tad-dawl hija għolja.

4. Qligħ għoli, indiċi ta' storbju baxx, qawwa kbira tal-ħruġ, crosstalk baxx bejn il-kanali.

5. Karatteristiċi ta' qligħ stabbli: L-EDFA mhuwiex sensittiv għat-temperatura, u l-qligħ għandu ftit korrelazzjoni mal-polarizzazzjoni.

6. Il-karatteristika tal-qligħ hija indipendenti mir-rata tal-bits tas-sistema u l-format tad-dejta.

nuqqas

1. Effett mhux lineari: L-EDFA jamplifika l-qawwa ottika billi jżid il-qawwa ottika injettata fil-fibra, iżda iktar ma tkun kbira aħjar. Meta l-qawwa ottika tiżdied sa ċertu punt, jiġi prodott l-effett mhux lineari tal-fibra ottika. Għalhekk, meta jintużaw amplifikaturi tal-fibra ottika, għandha tingħata attenzjoni lill-valur tal-kontroll tal-qawwa ottika li tidħol fil-fibra b'kanal wieħed.

2. Il-medda tal-wavelength tal-qligħ hija fissa: il-medda tal-wavelength tax-xogħol tal-EDFA tal-medda C hija 1530nm ~ 1561nm; Il-medda tal-wavelength tax-xogħol tal-EDFA tal-medda L hija 1565nm ~ 1625nm.

3. Wisa' tal-frekwenza tal-qligħ irregolari: Il-wisa' tal-frekwenza tal-qligħ tal-amplifikatur tal-fibra EDFA iddopjat bl-erbju hija wiesgħa ħafna, iżda l-ispettru tal-qligħ tal-EDF innifsu mhuwiex ċatt. Il-filtru tal-iċċattjar tal-qligħ irid jiġi adottat biex jiċċattja l-qligħ fis-sistema WDM.

4. Problema ta' żieda fid-dawl: Meta l-mogħdija tad-dawl tkun normali, il-joni tal-erbju eċċitati mid-dawl tal-pompa jinġarru 'l bogħod mid-dawl tas-sinjal, u b'hekk titlesta l-amplifikazzjoni tad-dawl tas-sinjal. Jekk id-dawl tad-dħul jinqata', minħabba li l-joni tal-erbju metastabbli jkomplu jakkumulaw, ladarba d-dħul tad-dawl tas-sinjal jiġi restawrat, l-enerġija tiżdied, u tirriżulta f'żieda fid-dawl.

5. Is-soluzzjoni għaż-żieda fil-qawwa ottika hija li tirrealizza l-funzjoni ta' tnaqqis awtomatiku tal-qawwa ottika (APR) jew mitfi awtomatiku tal-qawwa ottika (APSD) fl-EDFA, jiġifieri, l-EDFA awtomatikament tnaqqas il-qawwa jew titfi l-qawwa awtomatikament meta ma jkunx hemm dawl tad-dħul, u b'hekk trażżan l-okkorrenza tal-fenomenu taż-żieda fil-qawwa.

Modalità ta' applikazzjoni

1. L-Amplifikatur booster jintuża biex jagħti spinta lill-qawwa ta' sinjali b'ħafna wavelengths wara l-mewġa booster, u mbagħad jittrażmettihom. Peress li l-qawwa tas-sinjal wara l-mewġa booster ġeneralment hija kbira, l-indiċi tal-ħoss u l-qligħ tal-amplifikatur tal-qawwa mhumiex għoljin ħafna. Għandu qawwa tal-ħruġ relattivament kbira.

2. L-amplifikatur tal-linja, wara l-amplifikatur tal-qawwa, jintuża biex jikkumpensa perjodikament it-telf tat-trażmissjoni tal-linja, ġeneralment jeħtieġ indiċi tal-ħoss relattivament żgħir u qawwa ottika tal-ħruġ kbira.

3. Pre-Amplifikatur: Qabel l-isplitter u wara l-amplifikatur tal-linja, jintuża biex jamplifika s-sinjal u jtejjeb is-sensittività tar-riċevitur (fil-każ li l-proporzjon tas-sinjal ottiku għall-ħoss (OSNR) jissodisfa r-rekwiżiti, il-qawwa tad-dħul akbar tista' trażżan il-ħoss tar-riċevitur innifsu u ttejjeb is-sensittività tar-riċeviment), u l-indiċi tal-ħoss huwa żgħir ħafna. M'hemm l-ebda rekwiżit kbir fuq il-qawwa tal-ħruġ.