C-band Erbium-Doped Fiber Penguat Isyarat Kecil

Prinsip kerja

Serat doped Erbium adalah komponen teras penguat PA, yang menguatkan isyarat optik dengan doping erbium elemen nadir bumi (ER) ke dalam teras serat. Ion Erbium mempunyai struktur tahap tenaga khas, dan apabila teruja dengan cahaya pam, mereka beralih dari tahap tenaga yang rendah ke tahap tenaga yang tinggi. Apabila cahaya isyarat melalui serat erbium-doped, ion erbium tenaga tinggi dirangsang untuk memancarkan foton dengan fasa, kekerapan, dan keadaan polarisasi yang sama sebagai cahaya isyarat, dengan itu meningkatkan intensiti cahaya isyarat dan mencapai amplifikasi.

Cahaya pam adalah sumber cahaya yang menyediakan tenaga untuk ion erbium, biasanya menggunakan laser semikonduktor (seperti laser gelombang 980nm atau 1480nm). Selepas cahaya pam memasuki serat erbium-doped, ia berinteraksi dengan ion erbium, menyebabkan mereka beralih ke tahap tenaga yang tinggi. Ion erbium tenaga tinggi ini menghasilkan foton yang sama dengan cahaya isyarat melalui pelepasan yang dirangsang, mencapai penguatan cahaya isyarat. Mekanisme pam ini membolehkan penguat PA memancarkan isyarat optik yang besar tanpa secara langsung menukar cahaya isyarat ke dalam isyarat elektrik.

Untuk memastikan kualiti isyarat yang diperkuatkan, penguat PA mengurangkan bunyi bising dengan mengoptimumkan struktur gentian erbium-doped, memilih panjang gelombang dan kuasa gelombang pam yang sesuai, dan langkah-langkah lain. Angka bunyi dikawal pada ≤ 4.5dB untuk memastikan bahawa penguat mengekalkan nisbah isyarat-ke-bunyi yang baik sambil menguatkan isyarat, dengan itu meningkatkan kualiti isyarat.

Senario aplikasi

Dalam sistem komunikasi gentian optik, penguat isyarat kecil erbium-doped C-band digunakan untuk mengimbangi kehilangan isyarat optik dalam pautan gentian optik, meningkatkan jarak penghantaran dan kapasiti sistem komunikasi. Sebagai contoh, dalam sistem komunikasi kabel gentian optik kapal selam, penguat ini secara berkesan dapat memulihkan kekuatan isyarat optik yang dilemahkan, memastikan kualiti dan kebolehpercayaan komunikasi.

Dalam rangkaian sensor gentian optik, penguat ini dapat menguatkan output isyarat optik yang lemah oleh sensor, meningkatkan ketepatan pengukuran sensor. Sebagai contoh, dalam sensor suhu gentian optik, ia dapat menguatkan perubahan intensiti isyarat optik yang disebabkan oleh perubahan suhu, memastikan ketepatan pengukuran suhu.

Dalam sistem laser serat, penguat isyarat kecil erbium-doped C-band boleh digunakan untuk meningkatkan kuasa sumber benih laser, dengan itu memperoleh output laser kuasa yang lebih tinggi, yang boleh digunakan untuk aplikasi seperti pemprosesan bahan dan rawatan laser perubatan.