dfbf

hírek

Erbiummal adalékolt szálas erősítők (EDFA-k)

Az erbiummal adalékolt szálerősítők (EDFA-k) ritkaföldfém-elemeket, például erbiumot (Er3+) használnak erősítő közegként.A gyártási folyamat során a rostmagba adalékolják.Üvegből készült rövid (általában 10 m-es) száldarabból áll, amelybe kis, szabályozott mennyiségű erbiumot adnak adalékanyagként ion formájában (Er3+).Így a szilícium-dioxid szál gazdaközegként működik.A szilícium-dioxid szál helyett az adalékanyagok (erbium) határozzák meg a működési hullámhosszt és az erősítési sávszélességet.Az EDFA-k általában az 1550 nm-es hullámhossz-tartományban működnek, és 1 Tbps-ot meghaladó kapacitást kínálnak.Tehát széles körben használják a WDM rendszerekben.

Az EDFA erősítési mechanizmusára a stimulált emisszió elve alkalmazható.Amikor az adalékanyag (erbium-ion) nagy energiájú állapotban van, a bemeneti optikai jel beeső fotonja stimulálja azt.Energiájának egy részét az adalékanyagnak engedi, és visszatér egy alacsonyabb energiájú állapotba („stimulált emisszió”), amely stabilabb.Az alábbi ábra az EDFA alapvető felépítését mutatja.

Az EDFA alapvető felépítése

A pumpás lézerdióda általában nagy teljesítményen (~ 10–200 mW) hullámhosszú optikai jelet állít elő (980 nm-en vagy 1480 nm-en).Ezt a jelet a szilícium-dioxid szál erbiummal adalékolt szakaszában lévő fénybemeneti jelhez WDM csatolón keresztül kapcsolják.Az erbium ionok elnyelik ezt a szivattyú jelenergiát, és gerjesztett állapotukba ugornak.A kimenő fényjel egy részét megérinti és visszavezeti a pumpás lézer bemenetére optikai szűrőn és detektoron keresztül.Ez visszacsatoló teljesítményszabályozási mechanizmusként szolgál, hogy az EDFA-kat önszabályozó erősítőkké alakítsa.Ha az összes metastabil elektron elfogy, akkor nem történik további erősödés.Ezért a rendszer automatikusan stabilizálódik, mivel az EDFA kimeneti optikai teljesítménye szinte állandó marad, függetlenül a bemeneti teljesítmény ingadozásától, ha van ilyen.

Az EDFA egyszerűsített funkcionális vázlata

A fenti ábra egy EDFA egyszerűsített működési vázlatát mutatja, amelyben a lézerből származó pumpajelet egy bemeneti optikai jelhez (1480 nm-en vagy 980 nm-en) egy WDM csatolón keresztül adják.

Ez a diagram egy nagyon egyszerű EDF erősítőt mutat be.A szivattyú jelének hullámhossza (kb. 50 mW szivattyúteljesítménnyel) 1480 nm vagy 980 nm.Ennek a szivattyújelnek egy része stimulált emisszió révén továbbítódik a bemeneti optikai jelre az erbiummal adalékolt szál rövid hosszán belül.Tipikus optikai erősítése körülbelül 5–15 dB, zajszintje pedig kevesebb, mint 10 dB.1550 nm-es működés esetén 30-40 dB optikai erősítés érhető el.

Egy EDFA gyakorlati megvalósítása

A fenti ábra egy EDFA egyszerűsített működését mutatja be gyakorlati felépítésével, amikor WDM alkalmazásban használják.

Mint látható, a következő főbb részeket tartalmazza:

  • Leválasztó a bemeneten.Ez megakadályozza, hogy az EDFA által generált zaj továbbterjedjen az adó vége felé.
  • WDM csatoló.Egyesíti az alacsony teljesítményű, 1550 nm-es optikai bemeneti adatjelet a nagy teljesítményű pumpáló optikai jellel (szivattyúforrásból, például lézerből) 980 nm hullámhosszon.
  • Egy kis rész erbiummal adalékolt szilícium-dioxid szálból.Valójában ez az EDFA aktív médiumaként szolgál.
  • Leválasztó a kimeneten.Segít megakadályozni, hogy visszaverődő optikai jel bejusson az erbiummal adalékolt szilícium-dioxid szálba.

A végső kimeneti jel egy felerősített 1550 nm-es hullámhosszú optikai adatjel egy 980 nm-es maradék hullámhosszú pumpajellel.

Erbium-adalékolt szálas erősítők (EDFA-k) típusai

Az Erbium-Doped Fiber Amplifier (EDFA) szerkezetének két típusa létezik:

  • EDFA társszaporító szivattyúval
  • EDFA ellenszaporító szivattyúval

Az alábbi ábra az EDFA-szerkezetekben használható ellenszaporító szivattyúkat és kétirányú szivattyú-elrendezéseket mutatja be.

Különböző szivattyú elrendezések

Az EDFA társszaporító szivattyú alacsonyabb kimeneti optikai teljesítményt és alacsony zajszintet kínál;míg az ellenterjesztő EDFA szivattyú nagyobb kimeneti optikai teljesítményt biztosít, de nagyobb zajt is produkál.Egy tipikus kereskedelmi EDFA-ban egy kétirányú szivattyút használnak egyidejű továbbterjedés és ellenterjesztő szivattyúzás mellett, ami viszonylag egyenletes optikai erősítést eredményez.

Az EDFA alkalmazása erősítőként, soron belüli és előerősítőként

Az optikai szálas kommunikációs kapcsolat hosszú távú alkalmazásakor az EDFA-k használhatók erősítőként az optikai adó kimenetén, soros optikai erősítőként az optikai szál mellett, valamint előerősítőként közvetlenül az optikai adó kimenetén. vevőt, amint az a fenti ábrán látható.

Megjegyzendő, hogy a soron belüli EDFA-k a szálveszteségtől függően 20–100 km távolságra vannak egymástól.Az optikai bemeneti jel 1,55 μm hullámhosszon, míg a pumpás lézerek 1,48 μm vagy 980 nm hullámhosszon működnek.Az Erbiummal adalékolt szálak jellemző hossza 10-50 m.

Erősítési mechanizmus az EDFA-kban

Amint azt korábban említettük, az EDFA-ban az erősítési mechanizmus a lézerhez hasonló stimulált emisszión alapul.Az optikai pumpa jeléből származó nagy energia (amelyet egy másik lézer állít elő) gerjeszti a szilícium-dioxid szálban lévő erbium ionokat (Er3+) a felső energiaállapotban.A bemenő optikai adatjel serkenti a gerjesztett Erbium ionok alacsonyabb energiájú állapotba való átmenetét, és a bemeneti optikai jellel azonos energiájú, azaz azonos hullámhosszú fotonok sugárzását eredményezi.

Energiaszint diagram: A szabad erbium ionok az energiasáv diszkrét szintjeit mutatják.Amikor az erbium ionokat szilícium-dioxid rostba adalékolják, mindegyik energiaszintjük több, egymással szorosan összefüggő szintre bomlik, így energiasávot alkotnak.

Erősítési mechanizmus az EDFA-ban

A populációinverzió eléréséhez a 2. köztes szinten Er3+ ionokat pumpálnak. Indirekt módszerrel (980 nm-es pumpálás) az Er3+ ionokat folyamatosan mozgatják az 1. szintről a 3. szintre. Ezt követi a nem sugárzó bomlás a 2. szintre. ahol az 1. szintre esnek, és az optikai jeleket a kívánt 1500-1600 nm hullámhosszon sugározzák.Ezt háromszintű erősítési mechanizmusnak nevezik.

További Erbium-adalékolt termékekért kérjük, tekintse meg weboldalunkat.

https://www.erbiumtechnology.com/erbium-laser-glasseye-safe-laser-glass/

Email:devin@erbiumtechnology.com

WhatsApp: +86-18000520222

Fax: +86-2887897578

Hozzáadás: No.23, Chaoyang út, Xihe utca, Longquanyi kerület, Chengdu, 610107, Kína.


Feladás időpontja: 2022-05-05