Prinsip sareng aplikasi tinaAmplifier serat anu didoping erbium EDFA
Struktur dasar tinaEDFAAmplifier serat anu didoping erbium, anu utamina diwangun ku média aktif (puluhan méter panjang serat kuarsa anu didoping, diaméter inti 3-5 mikron, konsentrasi doping (25-1000)x10-6), sumber cahaya pompa (990 atanapi 1480nm LD), coupler optik sareng isolator optik. Lampu sinyal sareng lampu pompa tiasa nyebar dina arah anu sami (co-pumping), arah anu sabalikna (reverse pumping), atanapi duanana arah (bidirectional pumping) dina serat Erbium. Nalika lampu sinyal sareng lampu pompa diinjeksikeun kana serat erbium dina waktos anu sami, ion erbium dieksitasi ka tingkat énergi anu luhur (sistem tilu tingkat) dina aksi lampu pompa, sareng teu lami deui buruk ka tingkat métastable. Nalika éta uih deui ka kaayaan dasar dina aksi lampu sinyal datang, foton anu saluyu sareng lampu sinyal dipancarkeun, supados sinyal dikuatkeun. Spéktrum émisi spontan (ASE) anu diamplifikasi ngagaduhan bandwidth anu ageung (dugi ka 20-40 nm) sareng ngagaduhan dua puncak anu masing-masing pakait sareng 1530 nm sareng 1550 nm.
Kaunggulan utama tinaPanguat EDFAnyaéta gain anu luhur, bandwidth anu ageung, daya kaluaran anu luhur, efisiensi pompa anu luhur, rugi sisipan anu handap, sareng teu sénsitip kana kaayaan polarisasi.
Prinsip kerja amplifier serat anu didoping erbium
Amplifier serat anu didoping erbium（Penguat Optik EDFA） utamina diwangun ku serat anu didoping erbium (panjangna sakitar 10-30m) sareng sumber cahaya pompa. Prinsip kerjana nyaéta serat anu didoping erbium ngahasilkeun radiasi anu dirangsang dina pangaruh sumber cahaya anu dipompa (panjang gelombang 980nm atanapi 1480nm), sareng cahaya anu dipancarkeun robih kalayan parobahan sinyal cahaya input, anu sami sareng nguatkeun sinyal cahaya input. Hasilna nunjukkeun yén gain amplifier serat anu didoping erbium biasana 15-40db, sareng jarak relay tiasa ningkat langkung ti 100 km. Janten, jalma-jalma moal tiasa ngabantosan tapi naroskeun: naha para ilmuwan mikirkeun ngagunakeun erbium anu didoping dina amplifier serat pikeun ningkatkeun inténsitas gelombang cahaya? Urang terang yén erbium mangrupikeun unsur bumi langka, sareng unsur bumi langka gaduh ciri struktural khususna. Ngadoping unsur bumi langka dina alat optik parantos lami dianggo pikeun ningkatkeun kinerja alat optik, janten ieu sanés faktor anu teu dihaja. Salian ti éta, naha panjang gelombang sumber cahaya pompa dipilih dina 980nm atanapi 1480nm? Kanyataanna, panjang gelombang sumber cahaya pompa tiasa 520nm, 650nm, 980nm, sareng 1480nm, tapi prakték parantos ngabuktikeun yén panjang gelombang efisiensi laser sumber cahaya pompa 1480nm mangrupikeun anu pangluhurna, dituturkeun ku panjang gelombang sumber cahaya pompa 980nm.
Struktur fisik
Struktur dasar amplifier serat anu didoping erbium (EDFA Optical Amplifier). Aya isolator dina tungtung input sareng tungtung output, tujuanana nyaéta pikeun ngajantenkeun sinyal optik dikirimkeun hiji arah. Exciter pompa gaduh panjang gelombang 980nm atanapi 1480nm sareng dianggo pikeun nyayogikeun énergi. Fungsi coupler nyaéta pikeun ngagandengkeun sinyal optik input sareng lampu pompa kana serat anu didoping erbium, sareng mindahkeun énergi lampu pompa ka sinyal optik input ngalangkungan aksi serat anu didoping erbium, supados ngawujudkeun amplifikasi énergi sinyal optik input. Pikeun kéngingkeun kakuatan optik kaluaran anu langkung luhur sareng indéks noise anu langkung handap, amplifier serat anu didoping erbium anu dianggo dina praktékna ngadopsi struktur dua atanapi langkung sumber pompa kalayan isolator di tengah pikeun silih isolasi. Pikeun kéngingkeun kurva gain anu langkung lega sareng langkung rata, filter flattening gain ditambahkeun.
EDFA diwangun ku lima bagian utama: Serat anu didoping erbium (EDF), Optical coupler (WDM), isolator optik (ISO), Filter Optik, sareng Suplai Pompa. Sumber pompa anu umum dianggo nyaéta 980nm sareng 1480nm, sareng dua sumber pompa ieu gaduh efisiensi pompa anu langkung luhur sareng langkung seueur dianggo. Koéfisién noise sumber cahaya pompa 980nm langkung handap; Sumber cahaya pompa 1480nm gaduh efisiensi pompa anu langkung luhur sareng tiasa kéngingkeun daya kaluaran anu langkung ageung (sakitar 3dB langkung luhur tibatan sumber cahaya pompa 980nm).
kaunggulan
1. Panjang gelombang operasi saluyu sareng jandela atenuasi minimum serat mode tunggal.
2. Efisiensi kopling anu luhur. Kusabab ieu mangrupikeun amplifier serat, gampang dikopling sareng serat transmisi.
3. Efisiensi konvérsi énergi anu luhur. Inti EDF langkung alit tibatan serat transmisi, sareng lampu sinyal sareng lampu pompa ditransmisikeun sacara simultan dina EDF, janten kapasitas optikna pekat pisan. Ieu ngajantenkeun interaksi antara cahaya sareng média gain ion Er pinuh pisan, digabungkeun sareng panjang serat anu didoping erbium anu pas, janten efisiensi konvérsi énergi cahaya luhur.
4. Gain luhur, indéks noise handap, daya kaluaran ageung, crosstalk handap antara saluran.
5. Ciri gain anu stabil: EDFA henteu sénsitip kana suhu, sareng gain saeutik pisan korélasi sareng polarisasi.
6. Fitur gain henteu gumantung kana laju bit sistem sareng format data.
kakurangan
1. Éfék nonlinier: EDFA nguatkeun kakuatan optik ku cara ningkatkeun kakuatan optik anu diinjeksikeun kana serat, tapi beuki ageung beuki saé. Nalika kakuatan optik ningkat dugi ka tingkat anu tangtu, pangaruh nonlinier serat optik bakal dihasilkeun. Ku alatan éta, nalika nganggo amplifier serat optik, perhatian kedah dibayar kana nilai ngadalikeun kakuatan serat optik anu asup kana saluran tunggal.
2. Rentang panjang gelombang gain tetep: rentang panjang gelombang kerja C-band EDFA nyaéta 1530nm ~ 1561nm; Rentang panjang gelombang kerja L-band EDFA nyaéta 1565nm ~ 1625nm.
3. Bandwidth gain anu henteu rata: Bandwidth gain tina amplifier serat anu didoping erbium EDFA lega pisan, tapi spéktrum gain tina EDF sorangan henteu rata. Filter pemadatan gain kedah diadopsi pikeun meratakan gain dina sistem WDM.
4. Masalah lonjakan cahaya: Nalika jalur cahaya normal, ion erbium anu dieksitasi ku cahaya pompa dibawa ku cahaya sinyal, sahingga ngalengkepan amplifikasi cahaya sinyal. Upami cahaya input dipotong, kusabab ion erbium métastable terus akumulasi, sakali input cahaya sinyal dipulihkeun, énergi bakal luncat, ngahasilkeun lonjakan cahaya.
5. Solusi pikeun lonjakan optik nyaéta ku cara ngawujudkeun fungsi pangurangan daya optik otomatis (APR) atanapi pareum daya optik otomatis (APSD) dina EDFA, nyaéta, EDFA sacara otomatis ngirangan daya atanapi mareuman daya sacara otomatis nalika teu aya lampu input, sahingga nyegah kajadian fenomena lonjakan.
Modeu aplikasi
1. Amplifier booster dianggo pikeun ningkatkeun kakuatan sinyal sababaraha panjang gelombang saatos gelombang booster, teras ngirimkeunana. Kusabab kakuatan sinyal saatos gelombang booster umumna ageung, indéks noise sareng gain tina power amplifier henteu pati luhur. Mibanda kakuatan kaluaran anu relatif ageung.
2. Line-amplifier, saatos Power Amplifier, dianggo pikeun ngimbangan leungitna transmisi Line sacara périodik, umumna meryogikeun indéks noise anu relatif alit sareng daya optik kaluaran anu ageung.
3. Pra-Amplifier: Sateuacan splitter sareng saatos amplifier garis, ieu dianggo pikeun nguatkeun sinyal sareng ningkatkeun sensitivitas panarima (upami rasio sinyal-ka-noise optik (OSNR) nyumponan sarat, daya input anu langkung ageung tiasa ngirangan noise panarima éta sorangan sareng ningkatkeun sensitivitas panarima), sareng indéks noise leutik pisan. Teu aya sarat anu ageung pikeun daya output.
Waktos posting: 17-Mar-2025