Pengetahuan Profesional

Penguat gentian doped erbium (EDFA)

2021-03-19
Prinsip kerja asas:
Thepenguat gentian dop erbium (EDFA)adalah medium yang menggunakan ion helium untuk mencapai penukaran tenaga. Tetingkap penguatan tenaga mempunyai tetingkap panjang gelombang operasi 1 550 nm dan lebar 50 pagi, yang konsisten dengan tetingkap kehilangan rendah gentian. Tingkap suntikan tenaga ialah 980 nm dan 1 480 nm. Secara amnya, gentian ion doped erbium disediakan sebagai teras penguatan EDFA, iaitu medium aktif. Sistem amplifikasi ialah sistem tiga peringkat laser, tenaga cahaya yang disuntik 980 nm diserap oleh ion helium ke tahap tenaga tinggi 4", dan tahap peralihan 4n laser dialihkan oleh ayunan kelonggaran. Disebabkan oleh jangka hayat tahap tenaga, sejumlah besar pengumpulan Zarah-zarah yang diaktifkan, yang menyimpan sejumlah besar tenaga, dan kemudian melepasi sinaran yang dirangsang dengan lampu isyarat, mendapatkan isyarat berganda frekuensi yang sama dan fasa yang sama, dan mengembalikan zarah ke keadaan dasar. Bunyi teraruh dalam proses penguatan ialah sinaran spontan ( Amplified Spontaneous Emission (ASE), yang berkaitan dengan panjang gelombang pam. Secara amnya, pam laser 980 nm adalah kecekapan rendah dan hingar rendah , manakala laser 1 480 nm sangat cekap dan bising. Dalam proses reka bentuk, penguat pra gentian am EDFA menggunakan pengepaman 980 nm; penggalak Booster EDFA pada hujung pemancar menggunakan kaedah pengepaman hibrid daripada 980 nm dan 1 480 nm, dan media yang direka khas mengikut keperluan DWDM untuk penapis penyamaan optik. Penapis rata diafragma.
Struktur asas penguat gentian doped erbium (FDFA):
EDFA biasa terdiri daripada gentian dop erbium, sumber pam, pemultipleks pembahagian panjang gelombang, pengasing optik dan penapis optik. Gentian terdop erbium menyediakan penguatan, sumber pam menyediakan kuasa pam yang mencukupi, dan pemultipleks pembahagian panjang gelombang menggabungkan lampu isyarat dan cahaya pam ke dalam gentian terdop erbium. Pengasing optik memastikan penghantaran cahaya sehala untuk mengelakkan Pantulan cahaya membentuk ayunan optik dan cahaya maklum balas menyebabkan gangguan dalam keadaan operasi laser isyarat. Peranan penapis optik adalah untuk menapis bunyi ASE dalam penguat optik dan meningkatkan nisbah isyarat-ke-bunyi EDFA. Biasanya EDFA mempunyai tiga jenis pam: pam arah bersama, pam terbalik dan pam dua hala. Untuk memastikan bahawa penguatan EDFA adalah malar (iaitu, penguat linear pra-penguat dan talian) atau kuasa keluaran adalah malar (iaitu, penguat kuasa tepu pada hujung pemancar), adalah perlu untuk mereka bentuk litar tambahan untuk memantau kuasa input dan output EDFA, serta sumber pengepaman. Status kerja dipantau dan dikawal. Mengikut keputusan pemantauan, parameter kerja sumber cahaya pam dilaraskan dengan sewajarnya untuk menjadikan EDFA berfungsi pada keadaan optimum. Selain itu, bahagian litar tambahan juga termasuk litar untuk fungsi perlindungan seperti kawalan suhu automatik dan kawalan kuasa automatik.
Prestasi asas penguat gentian doped erbium (EDFA):
Prestasi asas EDFA dicerminkan dalam perolehan, kuasa keluaran dan hingar, serta lebar jalur dan penyamaan.
1. Ciri perolehan Ciri perolehan mewakili keupayaan penguatan nisbah kuasa keluaran penguat optik kepada kuasa input. Ia berkaitan dengan pelbagai faktor, umumnya dinyatakan dalam dB, dan faktor penguatan yang biasa digunakan ialah 15 hingga 40 dB. Secara umum, keuntungan secara langsung berkaitan dengan kuasa pam dan juga dengan panjang gentian dop erbium. Nilai terbaik boleh didapati melalui percubaan.
2. Ciri-ciri Kuasa Output Untuk penguat optik linear yang ideal, isyarat optik boleh dikuatkan dan dikeluarkan pada keuntungan yang sama tanpa mengira kuasa optik input. Untuk memastikan keadaan ini, secara amnya hanya apabila isyarat optik kecil dimasukkan, output isyarat optik yang dikuatkan dengan keuntungan yang mencukupi tidak mencukupi untuk mengurangkan bilangan zarah tahap tenaga kuasa pam yang disuntik ke dalam laser. Walau bagaimanapun, apabila kuasa optik input cukup besar, kuasa yang disuntik tidak mencukupi untuk mengimbangi kuasa output selepas amplifikasi, supaya bilangan zarah terbalik tepu dan berkurangan, dan dengan itu kuasa optik output berkurangan, yang menjejaskan penurunan. daripada faktor penguatan, iaitu tepu keuntungan. , supaya amplifikasi memasuki kawasan ketepuan amplifikasi tak linear. Kuasa keluaran maksimum EDFA biasanya dinyatakan sebagai kuasa keluaran tepu 3 dB, yang sepadan dengan kuasa keluaran apabila keuntungan tepu menurun sebanyak 3 dB, mencerminkan keupayaan keluaran kuasa maksimum EDFA. Ciri keluaran tepu EDFA adalah berkaitan dengan kuasa pam, panjang gentian doped erbium, dan struktur. Lebih tinggi kuasa optik pam, lebih besar kuasa keluaran tepu 3 dB; semakin panjang panjang gentian dop erbium, semakin besar kuasa keluaran tepu 3 dB.
3. Ciri-ciri hingar Bunyi optik yang diperkenalkan oleh EDFA semasa proses penguatan adalah terutamanya kuasa optik terpancar spontan dalam gentian terdop erbium yang diaktifkan, dan kemudian dikuatkan oleh kawasan aktif gentian terdop erbium, yang merupakan pelepasan spontan yang diperkuatkan. bunyi optik. . Terdapat empat sumber hingar utama: hingar tembakan cahaya isyarat, hingar tembakan ASE pelepasan spontan yang diperkuat, hingar pukulan antara spektrum ASE pelepasan cahaya putih dan cahaya isyarat, dan hingar pukulan antara spektrum ASE pelepasan spontan. . Antaranya, dua yang terakhir mempunyai pengaruh yang paling besar, dan bunyi rentak antara spektrum ASE pelepasan spontan dan lampu isyarat adalah faktor utama yang menentukan prestasi EDFA. Ciri hingar EDFA boleh dinyatakan oleh angka hingar NF, iaitu nisbah isyarat input kepada nisbah hingar EDFA kepada isyarat keluaran kepada nisbah hingar, dinyatakan dalam dB. Ia berkait rapat dengan ketumpatan spektrum pelepasan spontan dan keuntungan penguat penghantaran dalam fasa, dan berkaitan dengan kuasa isyarat input, kuasa pam dan mod pengepaman. Di bawah input isyarat optik kecil, angka hingar NF penguat optik meningkatkan sinaran yang dirangsang apabila kuasa isyarat input meningkat, dan nisbah sinaran spontan menjadi lemah, dengan itu mengurangkan angka hingar NF. Di bawah input isyarat optik besar, angka hingar NF penguat optik berkurangan dengan peningkatan kuasa isyarat input, dan kuasa optik sinaran spontan meningkat, supaya angka hingar NF meningkat. Angka hingar berkurangan apabila kuasa pam meningkat. Kuasa hingar EDFA terdiri daripada dua bahagian, satu ialah sinaran pemancar putih yang dihasilkan oleh setiap gentian panjang kecil, dan kebanyakannya adalah penguatan sinaran spontan yang dihasilkan oleh gentian ke bahagian hadapan gentian, yang ialah, pelepasan spontan yang diperkuatkan. Semakin besar kuasa pam, semakin kecil bahagian bekas, kerana walaupun kuasa bunyi keluaran meningkat dengan peningkatan kuasa pam, isyarat juga bertambah, jadi perkadaran sinaran spontan yang dihasilkan oleh setiap gentian adalah lebih tinggi. Kecil, jadi nisbah isyarat-ke-bunyi keseluruhan dipertingkatkan, iaitu angka hingar NF diturunkan.