Prinsip sarta aplikasi tinaEDFA erbium-doped serat panguat
Struktur dasar tinaEDFApanguat serat erbium-doped, nu utamana diwangun ku hiji sedeng aktip (puluhan méter panjang doped serat quartz, diaméter inti 3-5 microns, konsentrasi doping (25-1000) x10-6), sumber lampu pompa (990 atanapi 1480nm LD), coupler optik sarta isolator optik. Lampu sinyal jeung lampu pompa bisa propagate dina arah nu sarua (ko-ngompa), sabalikna arah (reverse ngompa), atawa duanana arah (bidirectional ngompa) dina serat Erbium. Nalika lampu sinyal sareng lampu pompa disuntikkeun kana serat erbium dina waktos anu sami, ion erbium gumbira kana tingkat énergi anu luhur (sistem tilu tingkat) dina kaayaan lampu pompa, sareng teras-terasan rusak ka tingkat metastable. Nalika éta balik deui ka kaayaan taneuh handapeun aksi lampu sinyal kajadian, foton pakait jeung lampu sinyal ieu dipancarkeun, jadi sinyal ieu amplified. Spéktrum émisi spontan anu digedékeun (ASE) gaduh rubakpita anu ageung (dugi ka 20-40nm) sareng gaduh dua puncak anu cocog sareng 1530nm sareng 1550nm masing-masing.
Kauntungan utama tinapanguat EDFAanu gain tinggi, rubakpita badag, kakuatan kaluaran tinggi, efisiensi ngompa tinggi, leungitna sisipan low, sarta insensitivity kana kaayaan polarisasi.
Prinsip kerja panguat serat erbium-doped
Penguat serat Erbium-doped (Panguat optik EDFA） utamana diwangun ku serat erbium-doped (kira-kira 10-30m panjangna) sareng sumber lampu pompa. Prinsip kerjana nyaéta serat erbium-doped ngahasilkeun radiasi anu dirangsang dina aksi sumber cahaya anu dipompa (panjang gelombang 980nm atanapi 1480nm), sareng cahaya anu dipancarkeun robih sareng parobihan sinyal lampu input, anu sami sareng ngagedekeun sinyal lampu input. Hasilna nunjukkeun yén gain amplifier serat Erbium-doped biasana 15-40db, sareng jarak relay tiasa ningkat ku langkung ti 100km. Janten, jalma-jalma moal tiasa naroskeun: naha para ilmuwan mikir ngagunakeun erbium doped dina amplifier serat pikeun ningkatkeun inténsitas gelombang cahaya? Urang terang yén erbium mangrupikeun unsur bumi jarang, sareng unsur bumi jarang gaduh ciri strukturna khusus. Doping unsur bumi jarang dina alat optik geus lila dipaké pikeun ngaronjatkeun kinerja alat optik, jadi ieu teu faktor kahaja. Salaku tambahan, naha panjang gelombang sumber lampu pompa dipilih dina 980nm atanapi 1480nm? Kanyataanna, panjang gelombang tina sumber lampu pompa tiasa 520nm, 650nm, 980nm, sarta 1480nm, tapi prakték geus ngabuktikeun yén panjang gelombang 1480nm pompa efisiensi sumber lampu laser teh pangluhurna, dituturkeun ku panjang gelombang 980nm sumber lampu pompa.
Struktur fisik
Struktur dasar panguat serat erbium-doped （EDFA Optical Amplifier）. Aya isolator dina tungtung input jeung tungtung kaluaran, tujuanana nyaéta sangkan sinyal optik transmisi hiji arah. Pompa exciter gaduh panjang gelombang 980nm atanapi 1480nm sareng dianggo pikeun nyayogikeun énergi. Fungsi coupler nyaéta pikeun ngapasangkeun sinyal optik input sareng lampu pompa kana serat erbium-doped, sareng mindahkeun énergi lampu pompa kana sinyal optik input ngaliwatan aksi serat erbium-doped, ku kituna ngawujudkeun amplifikasi énergi sinyal optik input. Pikeun kéngingkeun kakuatan optik kaluaran anu langkung luhur sareng indéks bising anu langkung handap, panguat serat Erbium-doped anu dianggo dina prakték ngadopsi struktur dua atanapi langkung sumber pompa kalayan isolator di tengah pikeun ngasingkeun masing-masing. Dina raraga pikeun ménta kurva gain lega tur datar, a gain flattening filter ditambahkeun.
EDFA diwangun ku lima bagian utama: Erbium-doped fiber (EDF), Optical coupler (WDM), optical isolator (ISO), Optical Filter, and Pumping Supply. Sumber pompa anu biasa dianggo kalebet 980nm sareng 1480nm, sareng dua sumber pompa ieu gaduh efisiensi pompa anu langkung luhur sareng dianggo langkung seueur. 980nm pompa sumber lampu noise koefisien leuwih handap; Sumber lampu pompa 1480nm gaduh efisiensi pompa anu langkung luhur sareng tiasa nampi kakuatan kaluaran anu langkung ageung (sakitar 3dB langkung luhur tibatan sumber lampu pompa 980nm).
kauntungan
1. Panjang gelombang operasi konsisten jeung jandela atenuasi minimum serat single-mode.
2. efisiensi gandeng High. Kusabab éta panguat serat, gampang gandeng sareng serat transmisi.
3. efisiensi konversi énergi High. Inti EDF leuwih leutik batan serat transmisi, sarta lampu sinyal jeung lampu pompa anu dikirimkeun sakaligus dina EDF, jadi kapasitas optik pisan kentel. Hal ieu ngajadikeun interaksi antara lampu jeung gain sedeng Er ion pinuh pisan, gandeng ku panjang luyu serat erbium-doped, jadi efisiensi konversi énergi cahaya anu luhur.
4. gain tinggi, indéks noise low, kakuatan kaluaran badag, crosstalk low antara saluran.
5. ciri gain stabil: EDFA teu sénsitip kana hawa, sarta gain boga saeutik korelasi jeung polarisasi.
6. Fitur gain bebas tina laju bit sistem jeung format data.
kakurangan
1. Pangaruh nonlinier: EDFA amplifies kakuatan optik ku cara ningkatkeun kakuatan optik nyuntik kana serat, tapi nu leuwih badag hadé. Nalika kakuatan optik ngaronjat ka extent tangtu, pangaruh nonlinier serat optik bakal dihasilkeun. Ku alatan éta, nalika ngagunakeun amplifier serat optik, perhatian kudu dibayar ka nilai ngadalikeun kakuatan serat optik asup single-channel.
2. The gain rentang panjang gelombang dibereskeun: rentang kerja panjang gelombang C-band EDFA nyaeta 1530nm ~ 1561nm; Kisaran panjang gelombang kerja L-band EDFA nyaéta 1565nm ~ 1625nm.
3. Rubakpita gain henteu rata: The gain rubakpita EDFA erbium-doped serat panguat pisan lega, tapi spéktrum gain tina EDF sorangan henteu datar. The gain flattening filter kudu diadopsi pikeun rarata gain dina sistem WDM.
4. Masalah surge cahaya: Lamun jalur cahaya normal, ion erbium bungah ku lampu pompa dibawa jauh ku lampu sinyal, sahingga completing Gedekeun tina lampu sinyal. Lamun lampu input truncated, sabab ion erbium metastabil terus ngumpulkeun, sakali input lampu sinyal dibalikeun, énergi bakal luncat, hasilna surge cahaya.
5. Solusi pikeun surge optik nyaéta pikeun ngawujudkeun réduksi kakuatan optik otomatis (Apr) atawa kakuatan optik otomatis off (APSD) fungsi dina EDFA, nyaeta, EDFA otomatis ngurangan kakuatan atawa otomatis pareum kakuatan lamun euweuh lampu input, kukituna suppressing lumangsungna fenomena surge.
Modeu aplikasi
1. amplifier booster dipaké pikeun naekeun kakuatan sababaraha sinyal panjang gelombang sanggeus gelombang booster, lajeng ngirimkeunana. Kusabab kakuatan sinyal saatos gelombang booster umumna ageung, indéks noise sareng gain tina amplifier daya henteu luhur pisan. Mibanda kakuatan kaluaran rélatif badag.
2. Line-amplifier, sanggeus power Amplifier, dipaké pikeun périodik ngimbangan leungitna transmisi Line, umumna merlukeun indéks noise relatif leutik sarta kakuatan optik kaluaran badag.
3. Pra-Amplifier: Sateuacan splitter jeung sanggeus amplifier garis, éta dipaké pikeun ngagedékeun sinyal jeung ningkatkeun sensitipitas panarima (dina kasus nu rasio sinyal-to-noise optik (OSNR) meets sarat, kakuatan input nu leuwih gede bisa ngurangan noise tina panarima sorangan sarta ngaronjatkeun sensitipitas panarimaan), sarta indéks noise leutik pisan. Henteu aya sarat anu ageung pikeun kakuatan kaluaran.
waktos pos: Mar-17-2025