Ербиев добавен влакнен усилвател (EDFA)

Основен принцип на работа:
Theвлакнест усилвател с добавка на ербий (EDFA)е среда, която използва хелиеви йони за постигане на преобразуване на енергия. Прозорецът за усилване на енергията има работен прозорец с дължина на вълната от 1 550 nm и ширина от 50 am, което е в съответствие с прозореца с ниски загуби на влакното. Прозорецът за инжектиране на енергия е 980 nm и 1 480 nm. Като цяло йонно влакно, легирано с ербий, се приготвя като EDFA усилващо ядро, тоест активна среда. Системата за усилване е лазерна тристепенна система, инжектираната светлинна енергия от 980 nm се абсорбира от хелиевите йони до високо енергийно ниво 4", а преходното ниво 4n на лазера се премества от релаксационните трептения. Поради дълъг живот на енергийното ниво, голямо количество натрупване Активираните частици, които запазват голямо количество енергия и след това преминават стимулираното излъчване със сигналната светлина, получават умножен сигнал със същата честота и същата фаза и връщат частици в основно състояние Индуцираният шум в процеса на усилване е спонтанно излъчване (усилено спонтанно излъчване (ASE), което е свързано с дължината на вълната на помпата. Като цяло лазерната помпа от 980 nm е с ниска ефективност и нисък шум , докато лазерът от 1 480 nm е високоефективен и шумен.В процеса на проектиране общият усилвател с предварителни влакна EDFA използва 980 nm изпомпване; бустерът Booster EDFA в предавателния край използва хибриден метод на изпомпване от 980 nm и 1 480 nm , и специално проектирани носители според изискванията на DWDM за филтри за оптично изравняване. Мембранен плосък филтър.
Основната структура на усилвател с влакна с добавка на ербий (FDFA):
Типичният EDFA се състои от легирано с ербий влакно, източник на помпа, мултиплексор с разделяне на дължината на вълната, оптичен изолатор и оптичен филтър. Легираното с ербий влакно осигурява усилване, източникът на помпа осигурява достатъчна мощност на помпата, а мултиплексорът с разделяне на дължината на вълната комбинира сигналната светлина и светлината на помпата в легираното с ербий влакно. Оптичният изолатор осигурява еднопосочно предаване на светлина, за да предотврати светлинните отражения, образуващи оптични трептения, а обратната светлина причинява смущения в работното състояние на сигналния лазер. Ролята на оптичния филтър е да филтрира ASE шума в оптичния усилвател и да подобри съотношението сигнал/шум на EDFA. Обикновено EDFA има три типа помпи: еднопосочна помпа, обратна помпа и двупосочна помпа. За да се гарантира, че усилването на EDFA е постоянно (т.е. линейният усилвател на предусилвателя и линията) или изходната мощност е постоянна (т.е. насищащият усилвател на мощност в предавателния край), е необходимо да се проектира спомагателна верига за наблюдение на входната и изходната мощност на EDFA, както и източника на изпомпване. Работното състояние се наблюдава и контролира. Според резултатите от мониторинга работните параметри на светлинния източник на помпата са подходящо регулирани, за да накарат EDFA да работи в оптимално състояние. В допълнение, секцията на спомагателната верига включва също вериги за защитни функции като автоматичен контрол на температурата и автоматичен контрол на мощността.
Основна производителност на усилвател с влакна с добавка на ербий (EDFA):
Основната производителност на EDFA се отразява в печалбата, изходната мощност и шума, както и в честотната лента и изравняването.
1. Характеристики на усилване Характеристиките на усилване представляват способността за усилване на съотношението на изходната мощност на оптичния усилвател към входната мощност. Той е свързан с различни фактори, обикновено изразени в dB, а често използваният коефициент на усилване е 15 до 40 dB. Като цяло усилването е пряко свързано с мощността на помпата, а също и с дължината на легираното с ербий влакно. Най-добрата стойност може да се намери чрез експеримент.
2. Характеристики на изходната мощност За един идеален линеен оптичен усилвател, оптичният сигнал може да бъде усилен и изведен със същото усилване, независимо от входната оптична мощност. За да се гарантира това условие, обикновено само когато се въвежда малък оптичен сигнал, изходът на оптичния сигнал, усилен с достатъчно усилване, е недостатъчен, за да намали броя на частиците на енергийното ниво на мощността на помпата, инжектирана в лазера. Въпреки това, когато входната оптична мощност е достатъчно голяма, инжектираната мощност е недостатъчна, за да компенсира изходната мощност след усилване, така че броят на обърнатите частици е наситен и намален и по този начин изходната оптична мощност е намалена, което влияе на намаляването на коефициента на усилване, тоест насищането на усилването. , така че усилването навлиза в областта на насищане на нелинейното усилване. Максималната изходна мощност на EDFA обикновено се изразява като 3 dB наситена изходна мощност, която съответства на изходната мощност, когато усилването на насищане спадне с 3 dB, отразявайки максималната изходна мощност на EDFA. Изходните характеристики на насищане на EDFA са свързани с мощността на помпата, дължината на легираното с ербий влакно и структурата. Колкото по-висока е оптичната мощност на помпата, толкова по-голяма е 3 dB наситена изходна мощност; колкото по-голяма е дължината на легираното с ербий влакно, толкова по-голяма е 3 dB наситена изходна мощност.
x