Основний принцип роботи:
The
ЕРБІЄВИЙ волоконний підсилювач (EDFA)це середовище, яке використовує іони гелію для досягнення перетворення енергії. Вікно підсилення енергії має робоче вікно довжини хвилі 1550 нм і ширину 50 мкм, що узгоджується з вікном низьких втрат волокна. Вікно введення енергії становить 980 нм і 1480 нм. Як правило, леговане ербієм іонне волокно готується як ядро посилення EDFA, тобто активне середовище. Система підсилення є лазерною трирівневою системою, інжектована світлова енергія 980 нм поглинається іонами гелію до рівня високої енергії 4", а перехідний рівень 4n лазера змінюється релаксаційними коливаннями. Завдяки тривалий термін служби енергетичного рівня, велика кількість накопичення. Активовані частинки, які резервують велику кількість енергії, а потім пропускають стимульоване випромінювання разом із сигнальним світлом, отримують помножений сигнал тієї ж частоти та тієї ж фази та повертають Індукований шум у процесі підсилення є спонтанним випромінюванням (Посилене спонтанне випромінювання (ASE), яке пов’язане з довжиною хвилі накачки. Загалом лазерна накачування 980 нм має низьку ефективність і низький рівень шуму. , у той час як лазер 1480 нм є високоефективним і шумним.У процесі проектування загальний підсилювач попереднього волокна EDFA використовує накачування 980 нм; підсилювач Booster EDFA на передавальному кінці використовує гібридний метод накачування 980 нм і 1480 нм , а також спеціально розроблені носії відповідно до вимог DWDM для фільтрів оптичного вирівнювання. Мембранний плоский фільтр.
Основна структура волоконного підсилювача, легованого ербієм (FDFA):
Типовий EDFA складається з легованого ербієм волокна, джерела накачування, мультиплексора з розділенням довжин хвиль, оптичного ізолятора та оптичного фільтра. Волокно, леговане ербієм, забезпечує підсилення, джерело накачування забезпечує достатню потужність накачування, а мультиплексор з поділом за довжиною хвилі поєднує світло сигналу та світло накачування в волокно, леговане ербієм. Оптичний ізолятор забезпечує односторонню передачу світла, щоб запобігти відбиттям світла, які утворюють оптичні коливання, а світло зворотного зв’язку викликає порушення в робочому стані сигнального лазера. Роль оптичного фільтра полягає в тому, щоб відфільтрувати шум ASE в оптичному підсилювачі та покращити співвідношення сигнал/шум EDFA. Зазвичай EDFA має три типи насосів: однонаправлений насос, реверсивний насос і двосторонній насос. Для того, щоб забезпечити постійне підсилення EDFA (тобто лінійний підсилювач попереднього підсилювача та лінії) або постійну вихідну потужність (тобто підсилювач потужності насичення на кінці передачі), необхідно спроектувати допоміжний контур для моніторингу вхідної та вихідної потужності EDFA, а також джерела накачування. Стан роботи відстежується та контролюється. Згідно з результатами моніторингу робочі параметри джерела світла насоса належним чином налаштовані, щоб EDFA працював в оптимальному стані. Крім того, секція допоміжних ланцюгів також включає схеми для функцій захисту, таких як автоматичний контроль температури та автоматичний контроль потужності.
Базова продуктивність волоконного підсилювача, легованого ербієм (EDFA):
Основна продуктивність EDFA відображається в посиленні, вихідній потужності та шумі, а також у смузі пропускання та вирівнюванні.
1. Характеристики посилення Характеристики посилення представляють здатність підсилення відношення вихідної потужності оптичного підсилювача до вхідної потужності. Це пов’язано з різними факторами, які зазвичай виражаються в дБ, і зазвичай використовується коефіцієнт підсилення від 15 до 40 дБ. Загалом, посилення безпосередньо пов’язане з потужністю накачки, а також з довжиною волокна, легованого ербієм. Найкраще значення можна знайти шляхом експерименту.
2. Характеристики вихідної потужності Для ідеального лінійного оптичного підсилювача оптичний сигнал можна посилити та вивести з однаковим підсиленням незалежно від вхідної оптичної потужності. Щоб забезпечити цю умову, як правило, лише коли вводиться невеликий оптичний сигнал, вихід оптичного сигналу, посиленого достатнім посиленням, недостатній для зменшення кількості частинок рівня енергії накачування потужності, що вводиться в лазер. Однак, коли вхідна оптична потужність є достатньо великою, введеної потужності недостатньо для компенсації вихідної потужності після підсилення, так що кількість інвертованих частинок насичується та зменшується, і, таким чином, вихідна оптична потужність зменшується, що впливає на зменшення коефіцієнта підсилення, тобто насичення посилення. , так що підсилення потрапляє в область насичення нелінійного підсилення. Максимальна вихідна потужність EDFA зазвичай виражається як вихідна потужність насичення 3 дБ, що відповідає вихідній потужності, коли посилення насичення падає на 3 дБ, що відображає максимальну вихідну потужність EDFA. Вихідні характеристики насичення EDFA пов’язані з потужністю накачування, довжиною волокна, легованого ербієм, і структурою. Чим вища оптична потужність накачування, тим більша вихідна потужність насичення становить 3 дБ; чим довша довжина легованого ербієм волокна, тим більша вихідна потужність насичення становить 3 дБ.
x
