Parimi dhe zbatimi iAmplifikator me fibra të dopuar me erbium EDFA
Struktura bazë eEDFAAmplifikator fibre i dopuar me erbium, i cili përbëhet kryesisht nga një medium aktiv (dhjetëra metra të gjatë fibër kuarci e dopuar, diametër bërthame 3-5 mikronë, përqendrim dopimi (25-1000) x 10-6), burim drite pompe (990 ose 1480nm LD), bashkues optik dhe izolues optik. Drita e sinjalit dhe drita e pompës mund të përhapen në të njëjtin drejtim (bashkë-pompim), drejtim të kundërt (pompim i kundërt) ose në të dy drejtimet (pompim bidireksional) në fibrën e erbiumit. Kur drita e sinjalit dhe drita e pompës injektohen në të njëjtën kohë në fibrën e erbiumit, joni i erbiumit ngacmohet në nivelin e lartë të energjisë (sistem me tre nivele) nën veprimin e dritës së pompës, dhe shpejt zbërthehet në nivelin metastabil. Kur kthehet në gjendjen bazë nën veprimin e dritës së sinjalit incident, emetohet fotoni që korrespondon me dritën e sinjalit, në mënyrë që sinjali të amplifikohet. Spektri i tij i emetimit spontan të amplifikuar (ASE) ka një gjerësi të gjerësie të madhe (deri në 20-40 nm) dhe ka dy maja që korrespondojnë përkatësisht me 1530 nm dhe 1550 nm.
Përparësitë kryesore tëAmplifikator EDFAkanë fitim të lartë, gjerësi të madhe brezi, fuqi të lartë dalëse, efikasitet të lartë pompimi, humbje të ulët të futjes dhe mungesë ndjeshmërie ndaj gjendjeve të polarizimit.
Parimi i funksionimit të amplifikatorit me fibra të dopuar me erbium
Amplifikatori me fibra të dopuar me erbiumAmplifikator optik EDFA) përbëhet kryesisht nga një fibër e dopuar me erbium (rreth 10-30 m e gjatë) dhe një burim drite pompë. Parimi i punës është që fibra e dopuar me erbium gjeneron rrezatim të stimuluar nën veprimin e burimit të dritës së pompuar (gjatësi vale 980 nm ose 1480 nm), dhe drita e rrezatuar ndryshon me ndryshimin e sinjalit të dritës hyrëse, që është ekuivalente me amplifikimin e sinjalit të dritës hyrëse. Rezultatet tregojnë se fitimi i amplifikatorit me fibra të dopuar me erbium është zakonisht 15-40 db, dhe distanca e relesë mund të rritet me më shumë se 100 km. Pra, njerëzit nuk mund të mos pyesin: pse shkencëtarët menduan të përdorin erbium të dopuar në amplifikatorin me fibra për të rritur intensitetin e valëve të dritës? Ne e dimë që erbiumi është një element i rrallë i tokës, dhe elementët e rrallë të tokës kanë karakteristikat e tyre të veçanta strukturore. Dopimi i elementëve të rrallë të tokës në pajisjet optike është përdorur për një kohë të gjatë për të përmirësuar performancën e pajisjeve optike, kështu që ky nuk është një faktor i rastësishëm. Përveç kësaj, pse gjatësia e valës së burimit të dritës së pompës zgjidhet në 980nm ose 1480nm? Në fakt, gjatësia e valës së burimit të dritës së pompës mund të jetë 520nm, 650nm, 980nm dhe 1480nm, por praktika ka vërtetuar se efikasiteti i gjatësisë së valës së lazerit të burimit të dritës së pompës 1480nm është më i lartë, i ndjekur nga gjatësia e valës së burimit të dritës së pompës 980nm.
Struktura fizike
Struktura bazë e amplifikatorit me fibra të dopuar me erbium (Amplifikatori Optik EDFA). Ekziston një izolator në skajin e hyrjes dhe në skajin e daljes, qëllimi është që sinjali optik të transmetohet në një drejtim. Ngacmuesi i pompës ka një gjatësi vale prej 980nm ose 1480nm dhe përdoret për të siguruar energji. Funksioni i bashkuesit është të çiftëzojë sinjalin optik hyrës dhe dritën e pompës në fibrën e dopuar me erbium, dhe të transferojë energjinë e dritës së pompës në sinjalin optik hyrës nëpërmjet veprimit të fibrës së dopuar me erbium, në mënyrë që të realizohet amplifikimi i energjisë së sinjalit optik hyrës. Për të marrë fuqi optike dalëse më të lartë dhe indeks zhurme më të ulët, amplifikatori me fibra të dopuar me erbium që përdoret në praktikë përdor strukturën e dy ose më shumë burimeve të pompës me izolatorë në mes për të izoluar njëri-tjetrin. Për të marrë një kurbë fitimi më të gjerë dhe më të sheshtë, shtohet një filtër rrafshimi i fitimit.
EDFA përbëhet nga pesë pjesë kryesore: fibra e dopuar me erbium (EDF), çiftëzuesi optik (WDM), izoluesi optik (ISO), filtri optik dhe furnizimi me pompë. Burimet e pompës që përdoren zakonisht përfshijnë 980nm dhe 1480nm, dhe këto dy burime pompe kanë efikasitet më të lartë pompimi dhe përdoren më shumë. Koeficienti i zhurmës së burimit të dritës së pompës 980nm është më i ulët; burimi i dritës së pompës 1480nm ka efikasitet më të lartë pompimi dhe mund të arrijë fuqi dalëse më të madhe (rreth 3dB më të lartë se burimi i dritës së pompës 980nm).
avantazh
1. Gjatësia e valës operative është në përputhje me dritaren minimale të dobësimit të fibrës me një modalitet.
2. Efikasitet i lartë çiftëzimi. Meqenëse është një amplifikator me fibra, është i lehtë për t'u çiftëzuar me fibrën transmetuese.
3. Efikasitet i lartë i konvertimit të energjisë. Bërthama e EDF është më e vogël se ajo e fibrës transmetuese, dhe drita e sinjalit dhe drita e pompës transmetohen njëkohësisht në EDF, kështu që kapaciteti optik është shumë i përqendruar. Kjo e bën bashkëveprimin midis dritës dhe mediumit të fitimit jonik Er shumë të plotë, i shoqëruar me gjatësinë e duhur të fibrës së dopuar me erbium, kështu që efikasiteti i konvertimit të energjisë së dritës është i lartë.
4. Fitim i lartë, indeks i ulët zhurme, fuqi e madhe dalëse, kryqëzim i ulët midis kanaleve.
5. Karakteristikat e fitimit të qëndrueshëm: EDFA nuk është e ndjeshme ndaj temperaturës dhe fitimi ka pak korrelacion me polarizimin.
6. Karakteristika e përforcimit është e pavarur nga shpejtësia e bit-eve të sistemit dhe formati i të dhënave.
mangësi
1. Efekti jolinear: EDFA amplifikon fuqinë optike duke rritur fuqinë optike të injektuar në fibër, por sa më e madhe aq më mirë. Kur fuqia optike rritet në një masë të caktuar, do të prodhohet efekti jolinear i fibrës optike. Prandaj, kur përdoren amplifikatorë me fibra optike, duhet t'i kushtohet vëmendje vlerës së kontrollit të fuqisë optike hyrëse me një kanal të vetëm të fibrës.
2. Diapazoni i gjatësisë së valës së fitimit është i fiksuar: diapazoni i gjatësisë së valës së punës së EDFA-së në bandë C është 1530nm~1561nm; Diapazoni i gjatësisë së valës së punës së EDFA-së në bandë L është 1565nm~1625nm.
3. Gjerësia e brezit të fitimit e pabarabartë: Gjerësia e brezit të fitimit të amplifikatorit me fibra të dopuar me erbium EDFA është shumë e gjerë, por spektri i fitimit të vetë EDF nuk është i sheshtë. Filtri i rrafshimit të fitimit duhet të përdoret për të rrafshuar fitimin në sistemin WDM.
4. Problemi i valës së dritës: Kur rruga e dritës është normale, jonet e erbiumit të ngacmuar nga drita e pompës largohen nga drita e sinjalit, duke përfunduar kështu amplifikimin e dritës së sinjalit. Nëse drita hyrëse është e cunguar, për shkak se jonet e erbiumit metastabile vazhdojnë të grumbullohen, sapo të rivendoset drita hyrëse e sinjalit, energjia do të kërcejë, duke rezultuar në valë të dritës.
5. Zgjidhja për rritjen optike është realizimi i funksionit të reduktimit automatik të fuqisë optike (APR) ose fikjes automatike të fuqisë optike (APSD) në EDFA, domethënë, EDFA zvogëlon automatikisht fuqinë ose e fik automatikisht energjinë kur nuk ka dritë hyrëse, duke shtypur kështu shfaqjen e fenomenit të rritjes optike.
Modaliteti i aplikacionit
1. Amplifikatori përforcues përdoret për të rritur fuqinë e sinjaleve me gjatësi vale të shumëfishta pas valës përforcuese dhe më pas për t'i transmetuar ato. Meqenëse fuqia e sinjalit pas valës përforcuese është përgjithësisht e madhe, indeksi i zhurmës dhe fitimi i një amplifikatori fuqie nuk janë shumë të larta. Ka fuqi dalëse relativisht të madhe.
2. Amplifikatori i linjës, pas Amplifikatorit të fuqisë, përdoret për të kompensuar periodikisht humbjen e transmetimit të linjës, duke kërkuar përgjithësisht një indeks zhurme relativisht të vogël dhe një fuqi optike dalëse të madhe.
3. Para-Amplifikatori: Përpara ndarësit dhe pas amplifikatorit të linjës, përdoret për të amplifikuar sinjalin dhe për të përmirësuar ndjeshmërinë e marrësit (në rast se raporti optik sinjal-zhurmë (OSNR) plotëson kërkesat, fuqia më e madhe hyrëse mund të shtypë zhurmën e vetë marrësit dhe të përmirësojë ndjeshmërinë e marrjes), dhe indeksi i zhurmës është shumë i vogël. Nuk ka kërkesa të mëdha për fuqinë dalëse.
Koha e postimit: 17 Mars 2025