Wzmacniacz światłowodowy domieszkowany erbem (EDFA)

Podstawowa zasada działania:
Thewzmacniacz światłowodowy domieszkowany erbem (EDFA)to medium wykorzystujące jony helu do konwersji energii. Okno wzmocnienia energii ma robocze okno długości fali 1550 nm i szerokość 50 um, co jest zgodne z oknem niskich strat światłowodu. Okno wprowadzania energii to 980 nm i 1 480 nm. Ogólnie rzecz biorąc, włókno jonowe domieszkowane erbem jest przygotowywane jako rdzeń wzmacniający EDFA, czyli ośrodek aktywny. System wzmacniający jest trójpoziomowym systemem laserowym, wstrzykiwana energia światła 980 nm jest absorbowana przez jony helu do wysokiego poziomu energetycznego 4", a poziom przejścia 4n lasera przechodzi przez oscylację relaksacyjną. długa żywotność poziomu energetycznego, duża ilość akumulacji Cząstki aktywowane, które rezerwują dużą ilość energii, a następnie przepuszczają stymulowane promieniowanie ze światłem sygnalizacyjnym, uzyskują zwielokrotniony sygnał o tej samej częstotliwości i tej samej fazie oraz zwracają cząstek do stanu podstawowego. Szum indukowany w procesie amplifikacji to promieniowanie spontaniczne (wzmocniona emisja spontaniczna (ASE), która jest związana z długością fali pompy. Ogólnie rzecz biorąc, pompa laserowa 980 nm ma niską wydajność i niski poziom hałasu , podczas gdy laser o długości fali 1480 nm jest bardzo wydajny i hałaśliwy.W procesie projektowania ogólny wzmacniacz przedwłóknowy EDFA wykorzystuje pompowanie o długości fali 980 nm, a wzmacniacz Booster EDFA po stronie nadawczej wykorzystuje hybrydową metodę pompowania o długości fali 980 nm i 1480 nm oraz specjalnie zaprojektowane media zgodnie z wymaganiami DWDM dla optycznych filtrów wyrównawczych. Płaski filtr membranowy.
Podstawowa struktura wzmacniacza światłowodowego domieszkowanego erbem (FDFA):
Typowy EDFA składa się z włókna domieszkowanego erbem, źródła pompy, multipleksera z podziałem długości fali, izolatora optycznego i filtra optycznego. Włókno domieszkowane erbem zapewnia wzmocnienie, źródło pompy zapewnia wystarczającą moc pompy, a multiplekser z podziałem długości fali łączy światło sygnałowe i światło pompujące w włókno domieszkowane erbem. Izolator optyczny zapewnia jednokierunkową transmisję światła, aby zapobiec powstawaniu odbić światła z oscylacji optycznych, a światło zwrotne powoduje zakłócenia w stanie pracy lasera sygnalizacyjnego. Rolą filtra optycznego jest odfiltrowanie szumu ASE we wzmacniaczu optycznym i poprawa stosunku sygnału do szumu EDFA. Zwykle EDFA ma trzy typy pomp: pompę współkierunkową, pompę zwrotną i pompę dwukierunkową. Aby zapewnić stałe wzmocnienie EDFA (tj. wzmacniacz liniowy przedwzmacniacza i linii) lub stałą moc wyjściową (tj. nasycający wzmacniacz mocy po stronie nadawczej), konieczne jest zaprojektowanie obwód pomocniczy do monitorowania mocy wejściowej i wyjściowej EDFA, a także źródła pompowania. Stan pracy jest monitorowany i kontrolowany. Zgodnie z wynikami monitoringu parametry pracy pompowego źródła światła są odpowiednio dobierane, aby EDFA pracowało w optymalnym stanie. Ponadto sekcja obwodów pomocniczych obejmuje również obwody dla funkcji zabezpieczających, takich jak automatyczna regulacja temperatury i automatyczna regulacja mocy.
Podstawowe parametry wzmacniacza światłowodowego domieszkowanego erbem (EDFA):
Podstawowa wydajność EDFA znajduje odzwierciedlenie we wzmocnieniu, mocy wyjściowej i szumach, a także w przepustowości i korekcji.
1. Charakterystyka wzmocnienia Charakterystyka wzmocnienia reprezentuje zdolność wzmocnienia stosunku mocy wyjściowej wzmacniacza optycznego do mocy wejściowej. Jest to związane z różnymi czynnikami, zwykle wyrażanymi w dB, a powszechnie stosowany współczynnik wzmocnienia wynosi od 15 do 40 dB. Ogólnie rzecz biorąc, wzmocnienie jest bezpośrednio związane z mocą pompy, a także z długością włókna domieszkowanego erbem. Najlepszą wartość można znaleźć eksperymentalnie.
2. Charakterystyka mocy wyjściowej W przypadku idealnego liniowego wzmacniacza optycznego sygnał optyczny może być wzmacniany i wyprowadzany z tym samym wzmocnieniem niezależnie od wejściowej mocy optycznej. Aby zapewnić ten warunek, na ogół tylko wtedy, gdy wprowadzany jest mały sygnał optyczny, wyjście sygnału optycznego wzmocnionego wystarczającym wzmocnieniem jest niewystarczające do zmniejszenia liczby cząstek o poziomie energii mocy pompy wtryskiwanej do lasera. Jednakże, gdy wejściowa moc optyczna jest wystarczająco duża, wstrzyknięta moc jest niewystarczająca, aby skompensować moc wyjściową po wzmocnieniu, tak że liczba odwróconych cząstek jest nasycona i zmniejszona, a tym samym wyjściowa moc optyczna jest zmniejszona, co wpływa na spadek współczynnika wzmocnienia, czyli nasycenia wzmocnienia. , tak że wzmocnienie wchodzi w obszar nasycenia wzmocnienia nieliniowego. Maksymalna moc wyjściowa EDFA jest zwykle wyrażana jako nasycona moc wyjściowa 3 dB, co odpowiada mocy wyjściowej, gdy wzmocnienie nasycenia spada o 3 dB, odzwierciedlając maksymalną moc wyjściową EDFA. Charakterystyka wyjściowa nasycenia EDFA jest związana z mocą pompy, długością włókna domieszkowanego erbem i strukturą. Im wyższa moc optyczna pompy, tym większa nasycona moc wyjściowa 3 dB; im dłuższa długość włókna domieszkowanego erbem, tym większa nasycona moc wyjściowa 3 dB.
x