Prinsip və tətbiqEDFA erbiumla zənginləşdirilmiş lif gücləndiricisi
Əsas quruluşuEDFAƏsasən aktiv mühitdən (onlarla metr uzunluğunda aşqarlanmış kvars lifi, nüvə diametri 3-5 mikron, aşqarlama konsentrasiyası (25-1000)x10-6), nasos işıq mənbəyindən (990 və ya 1480nm LD), optik bağlayıcıdan və optik izolyatordan ibarət olan erbiumla aşqarlanmış lif gücləndiricisi. Siqnal işığı və nasos işığı Erbium lifində eyni istiqamətdə (birgə vurma), əks istiqamətdə (tərs vurma) və ya hər iki istiqamətdə (iki istiqamətli vurma) yayıla bilər. Siqnal işığı və nasos işığı eyni anda erbium lifinə yeridildikdə, erbium ionu nasos işığının təsiri altında yüksək enerji səviyyəsinə (üç səviyyəli sistem) qədər həyəcanlanır və tezliklə metastabil səviyyəyə qədər parçalanır. Düşən siqnal işığının təsiri altında əsas vəziyyətə qayıtdıqda, siqnal işığına uyğun foton yayılır və beləliklə siqnal gücləndirilir. Gücləndirilmiş spontan emissiya (ASE) spektri geniş bant genişliyinə (20-40 nm-ə qədər) malikdir və müvafiq olaraq 1530 nm və 1550 nm-ə uyğun iki zirvəyə malikdir.
Əsas üstünlükləriEDFA gücləndiricisiyüksək qazanc, böyük bant genişliyi, yüksək çıxış gücü, yüksək nasos səmərəliliyi, aşağı yerləşdirmə itkisi və polyarizasiya vəziyyətlərinə qarşı həssaslıqdır.
Erbiumla zənginləşdirilmiş lif gücləndiricisinin iş prinsipi
Erbiumla zənginləşdirilmiş lif gücləndiricisi (EDFA Optik Gücləndiricisi） əsasən erbiumla zənginləşdirilmiş lifdən (təxminən 10-30 m uzunluğunda) və nasos işıq mənbəyindən ibarətdir. İş prinsipi odur ki, erbiumla zənginləşdirilmiş lif, pompalanmış işıq mənbəyinin (dalğa uzunluğu 980nm və ya 1480nm) təsiri altında stimullaşdırılmış şüalanma yaradır və şüalanan işıq giriş işıq siqnalının dəyişməsi ilə dəyişir ki, bu da giriş işıq siqnalının gücləndirilməsinə bərabərdir. Nəticələr göstərir ki, Erbiumla zənginləşdirilmiş lif gücləndiricisinin qazancı adətən 15-40db-dir və röle məsafəsi 100 km-dən çox artırıla bilər. Beləliklə, insanlar soruşmaqdan özlərini saxlaya bilmirlər: alimlər işıq dalğalarının intensivliyini artırmaq üçün lif gücləndiricisində zənginləşdirilmiş erbiumdan istifadə etməyi niyə düşünüblər? Bilirik ki, erbium nadir torpaq elementidir və nadir torpaq elementləri öz xüsusi struktur xüsusiyyətlərinə malikdir. Optik cihazlarda nadir torpaq elementlərinin zənginləşdirilməsi uzun müddətdir optik cihazların işini yaxşılaşdırmaq üçün istifadə olunur, buna görə də bu, təsadüfi amil deyil. Bundan əlavə, nasos işıq mənbəyinin dalğa uzunluğu niyə 980nm və ya 1480nm olaraq seçilir? Əslində, nasos işıq mənbəyinin dalğa uzunluğu 520nm, 650nm, 980nm və 1480nm ola bilər, lakin təcrübə sübut etmişdir ki, 1480nm nasos işıq mənbəyinin lazer səmərəliliyi dalğa uzunluğu ən yüksəkdir, ardınca 980nm nasos işıq mənbəyinin dalğa uzunluğu gəlir.
Fiziki quruluş
Erbiumla zənginləşdirilmiş lif gücləndiricisinin (EDFA Optik Gücləndirici) əsas quruluşu. Giriş ucunda və çıxış ucunda bir izolyator var, məqsədi optik siqnalı birtərəfli ötürmə etməkdir. Nasos həyəcanlandırıcısının dalğa uzunluğu 980nm və ya 1480nm-dir və enerji təmin etmək üçün istifadə olunur. Bağlayıcının funksiyası giriş optik siqnalını və nasos işığını erbiumla zənginləşdirilmiş lifə qoşmaq və nasos işığının enerjisini erbiumla zənginləşdirilmiş lifin təsiri ilə giriş optik siqnalına ötürməkdir ki, giriş optik siqnalının enerji gücləndirilməsini həyata keçirsin. Daha yüksək çıxış optik gücü və daha aşağı səs-küy indeksi əldə etmək üçün praktikada istifadə olunan Erbiumla zənginləşdirilmiş lif gücləndiricisi bir-birini təcrid etmək üçün ortasında izolyatorları olan iki və ya daha çox nasos mənbəyinin quruluşunu qəbul edir. Daha geniş və düz qazanc əyrisi əldə etmək üçün qazanc düzəldici filtr əlavə olunur.
EDFA beş əsas hissədən ibarətdir: Erbiumla zənginləşdirilmiş lif (EDF), Optik bağlayıcı (WDM), optik izolyator (ISO), Optik Filtr və Nasos Təchizatı. Tez-tez istifadə olunan nasos mənbələrinə 980nm və 1480nm daxildir və bu iki nasos mənbəyi daha yüksək nasos səmərəliliyinə malikdir və daha çox istifadə olunur. 980nm nasos işıq mənbəyinin səs-küy əmsalı daha aşağıdır; 1480nm nasos işıq mənbəyi daha yüksək nasos səmərəliliyinə malikdir və daha böyük çıxış gücü əldə edə bilər (980nm nasos işıq mənbəyindən təxminən 3dB yüksək).
üstünlük
1. İş dalğa uzunluğu tək rejimli lifli optik ...
2. Yüksək qoşulma səmərəliliyi. Lif gücləndiricisi olduğundan, ötürücü lifə qoşulmaq asandır.
3. Yüksək enerji çevrilmə səmərəliliyi. EDF-in nüvəsi ötürücü lifdən daha kiçikdir və siqnal işığı və nasos işığı EDF-də eyni vaxtda ötürülür, buna görə də optik tutum çox cəmləşmişdir. Bu, işıq və qazanc mühiti Er ionu arasındakı qarşılıqlı təsiri çox dolğun edir və müvafiq erbiumla zənginləşdirilmiş lif uzunluğu ilə birləşir, buna görə də işıq enerjisinin çevrilmə səmərəliliyi yüksəkdir.
4. Yüksək qazanc, aşağı səs-küy indeksi, yüksək çıxış gücü, kanallar arasında aşağı qarşılıqlı əlaqə.
5. Sabit qazanc xüsusiyyətləri: EDFA temperatura həssas deyil və qazancın polyarizasiya ilə az korrelyasiyaya malikdir.
6. Gücləndirmə xüsusiyyəti sistem bit sürətindən və məlumat formatından asılı deyil.
çatışmazlıq
1. Qeyri-xətti təsir: EDFA lifə vurulan optik gücü artırmaqla optik gücü gücləndirir, lakin nə qədər böyükdürsə, bir o qədər yaxşıdır. Optik güc müəyyən dərəcədə artırıldıqda, optik lifin qeyri-xətti təsiri yaranacaq. Buna görə də, optik lif gücləndiricilərindən istifadə edərkən tək kanallı daxil olan lif optik gücünün idarə olunması dəyərinə diqqət yetirilməlidir.
2. Qazanc dalğa uzunluğu diapazonu sabitdir: C-zolaqlı EDFA-nın işçi dalğa uzunluğu diapazonu 1530nm ~ 1561nm-dir; L-zolaqlı EDFA-nın işçi dalğa uzunluğu diapazonu 1565nm ~ 1625nm-dir.
3. Qeyri-bərabər qazanc bant genişliyi: EDFA erbiumla zənginləşdirilmiş lif gücləndiricisinin qazanc bant genişliyi çox genişdir, lakin EDF-in özünün qazanc spektri düz deyil. WDM sistemində qazancı düzləşdirmək üçün qazanc düzəldici filtrdən istifadə edilməlidir.
4. İşıq dalğalanması problemi: İşıq yolu normal olduqda, nasos işığı ilə həyəcanlanan erbium ionları siqnal işığı tərəfindən aparılaraq siqnal işığının gücləndirilməsini tamamlayır. Giriş işığı metastabil erbium ionlarının yığılmasına davam etdiyi üçün kəsilərsə, siqnal işığının girişi bərpa edildikdən sonra enerji sıçrayacaq və nəticədə işıq dalğalanması baş verəcək.
5. Optik gərginliyin həlli EDFA-da avtomatik optik güc azaldılması (APR) və ya avtomatik optik güc söndürmə (APSD) funksiyasını həyata keçirməkdir, yəni EDFA giriş işığı olmadıqda gücü avtomatik olaraq azaldır və ya avtomatik olaraq söndürür və bununla da gərginlik fenomeninin baş verməsinin qarşısını alır.
Tətbiq rejimi
1. Gücləndirici gücləndirici gücləndirici dalğadan sonra çoxsaylı dalğa uzunluğu siqnallarının gücünü artırmaq və sonra onları ötürmək üçün istifadə olunur. Gücləndirici dalğadan sonra siqnal gücü ümumiyyətlə böyük olduğundan, güc gücləndiricisinin səs-küy indeksi və qazancı çox yüksək deyil. Nisbətən böyük çıxış gücünə malikdir.
2. Xətt gücləndiricisi, güc gücləndiricisindən sonra, Xətt ötürmə itkisini vaxtaşırı kompensasiya etmək üçün istifadə olunur və ümumiyyətlə nisbətən kiçik səs-küy indeksi və böyük çıxış optik gücü tələb olunur.
3. Əvvəlcədən gücləndirici: Bölücüdən əvvəl və xətt gücləndiricisindən sonra siqnalı gücləndirmək və qəbuledicinin həssaslığını artırmaq üçün istifadə olunur (optik siqnal-səs-küy nisbəti (OSNR) tələblərə cavab verdiyi təqdirdə, daha böyük giriş gücü qəbuledicinin özünün səs-küyünü boğa və qəbul həssaslığını artıra bilər) və səs-küy indeksi çox azdır. Çıxış gücünə böyük tələbat yoxdur.
Yazı vaxtı: 17 Mart 2025