Erbium doped fiber amplifier (EDFA)

Pangunahing prinsipyo ng pagtatrabaho:
Angerbium-doped fiber amplifier (EDFA)ay isang daluyan na gumagamit ng helium ions upang makamit ang conversion ng enerhiya. Ang window ng amplification ng enerhiya ay may operating wavelength window na 1 550 nm at lapad na 50 am, na pare-pareho sa mababang window ng pagkawala ng fiber. Ang window ng iniksyon ng enerhiya ay 980 nm at 1 480 nm. Sa pangkalahatan, ang isang erbium-doped ion fiber ay inihanda bilang isang EDFA amplification core, iyon ay, isang aktibong medium. Ang sistema ng amplification ay isang laser three-level system, ang injected light energy na 980 nm ay hinihigop ng mga helium ions sa mataas na energy level 4", at ang transition level 4n ng laser ay inililipat ng relaxation oscillation. Dahil sa mahabang buhay ng antas ng enerhiya, isang malaking halaga ng akumulasyon Ang mga naka-activate na particle, na naglalaan ng malaking halaga ng enerhiya, at pagkatapos ay ipinapasa ang stimulated radiation na may signal light, kumuha ng multiply signal ng parehong frequency at parehong phase, at ibalik ang particle sa ground state. Ang induced noise sa proseso ng amplification ay spontaneous radiation ( Amplified Spontaneous Emission (ASE), na nauugnay sa wavelength ng pump. Sa pangkalahatan, ang 980 nm laser pump ay mababa ang kahusayan at mababa ang ingay , habang ang 1 480 nm laser ay napakahusay at maingay. Sa proseso ng disenyo, ang pangkalahatang pre-fiber amplifier na EDFA ay gumagamit ng 980 nm pumping, ang booster Booster EDFA sa dulo ng pagpapadala ay gumagamit ng hybrid pumping method na 980 nm at 1 480 nm , at espesyal na idinisenyong media ayon sa mga kinakailangan ng DWDM para sa optical equalization filter. Diaphragm flat filter.
Ang pangunahing istraktura ng isang erbium doped fiber amplifier (FDFA):
Ang isang tipikal na EDFA ay binubuo ng isang erbium-doped fiber, isang pump source, isang wavelength division multiplexer, isang optical isolator, at isang optical filter. Ang erbium-doped fiber ay nagbibigay ng amplification, ang pump source ay nagbibigay ng sapat na pump power, at ang wavelength division multiplexer ay pinagsasama ang signal light at ang pump light sa erbium-doped fiber. Tinitiyak ng optical isolator ang one-way transmission ng liwanag upang maiwasan ang Light reflections na bumubuo ng optical oscillations at ang feedback light ay nagdudulot ng mga kaguluhan sa operational state ng signal laser. Ang tungkulin ng optical filter ay i-filter ang ingay ng ASE sa optical amplifier at pagbutihin ang ratio ng signal-to-noise ng EDFA. Karaniwan ang EDFA ay may tatlong uri ng bomba: co-directional pump, reverse pump at two-way pump. Upang matiyak na pare-pareho ang amplification ng EDFA (ibig sabihin, ang linear amplifier ng preamplifier at linya) o pare-pareho ang output power (ibig sabihin, ang saturating power amplifier sa dulo ng pagpapadala), kinakailangan na magdisenyo isang auxiliary circuit upang subaybayan ang input at output power ng EDFA, pati na rin ang pumping source. Ang katayuan sa trabaho ay sinusubaybayan at kinokontrol. Ayon sa mga resulta ng pagsubaybay, ang mga gumaganang parameter ng pinagmumulan ng ilaw ng bomba ay naaangkop na nababagay para gumana ang EDFA sa pinakamabuting kalagayan. Bilang karagdagan, ang seksyon ng auxiliary circuit ay kinabibilangan din ng mga circuit para sa mga function ng proteksyon tulad ng awtomatikong kontrol sa temperatura at awtomatikong kontrol ng kuryente.
Pangunahing pagganap ng erbium doped fiber amplifier (EDFA):
Ang pangunahing pagganap ng EDFA ay makikita sa gain, output power at ingay, pati na rin sa bandwidth at equalization.
1. Mga katangian ng Gain Ang mga katangian ng nakuha ay kumakatawan sa kakayahan ng amplification ng ratio ng output power ng optical amplifier sa input power. Ito ay nauugnay sa iba't ibang mga kadahilanan, karaniwang ipinahayag sa dB, at ang karaniwang ginagamit na amplification factor ay 15 hanggang 40 dB. Sa pangkalahatan, ang pakinabang ay direktang nauugnay sa lakas ng bomba at gayundin sa haba ng erbium-doped fiber. Ang pinakamahusay na halaga ay matatagpuan sa pamamagitan ng eksperimento.
2. Mga Katangian ng Output Power Para sa perpektong linear optical amplifier, ang optical signal ay maaaring palakihin at output sa parehong pakinabang anuman ang input optical power. Upang matiyak ang kundisyong ito, sa pangkalahatan lamang kapag ang isang maliit na optical signal ay input, ang output ng optical signal na pinalaki ng sapat na pakinabang ay hindi sapat upang bawasan ang bilang ng mga particle ng antas ng enerhiya ng pump power na na-injected sa laser. Gayunpaman, kapag ang input optical power ay sapat na malaki, ang injected power ay hindi sapat upang mabayaran ang output power pagkatapos ng amplification, upang ang bilang ng mga inverted particle ay puspos at nabawasan, at sa gayon ang output optical power ay nabawasan, na nakakaapekto sa pagbaba ng amplification factor, iyon ay, ang gain saturation. , upang ang amplification ay pumasok sa nonlinear amplification saturation region. Ang maximum na output power ng EDFA ay karaniwang ipinahayag bilang 3 dB saturated output power, na tumutugma sa output power kapag bumaba ang saturation gain ng 3 dB, na sumasalamin sa maximum power output na kakayahan ng EDFA. Ang mga katangian ng saturation na output ng EDFA ay nauugnay sa pump power, ang haba ng erbium doped fiber, at ang istraktura. Kung mas mataas ang optical power ng pump, mas malaki ang 3 dB saturated output power; mas mahaba ang haba ng hibla ng erbium-doped, mas malaki ang 3 dB saturated output power.
x