EDFA ve EYDFA nedir?

EDFA, erbium iyonlarının uyarılmış emisyon etkisi kullanılarak nadir toprak elemanı "erbium (er)" ile optik bir fiberin çekirdeğini dopikleyerek 1550nm zayıf optik sinyalleri güçlendiren aktif bir optik cihazdır.

Temel Özellikler:Düşük gürültü, yüksek kazanç, geniş bant genişliği

Portlar:

1. Sinyal giriş bağlantı noktası (in): Amplifiye edilmesi gereken zayıf 1550nm sinyalini (optik fiber iletim kaybından sonra sinyal veya alıcıdan önceki zayıf sinyal gibi) bağlayın. Giriş gücü tipik olarak -30 ila -10 dBm'dir ve optik fiber tipiyle eşleşmelidir (örn., SMF -28).

2. Sinyal Çıkış bağlantı noktası (çıkış): Çıkışlar amplifiye edilmiş 1550nm sinyalini (sonraki iletim veya alım için). Çıkış gücü tipik olarak düşük yansıma tasarımı ile 0 ila 20dBm (Milliwatts seviyesi) arasındadır (sinyal dönüş parazitinden kaçınmak için).

3. Pompa bağlantı noktası: Erbium iyonları (çekirdek enerji giriş portu) için uyarma enerjisi sağlamak için pompa lazerine bağlanır. Ana pompa dalga boyları: 980nm (düşük gürültü) veya 1480nm (yüksek kazanç); Pompa gücü 100 ~ 500MW.

4. İzleme bağlantı noktası (MON): Amplifiye edilmiş sinyalin gücü ve dalga boyu stabilitesinin (operasyonel kullanım için) gerçek - zaman izlenmesi için çıkış sinyalinin% 1 ~% 5'i ekstraktları. Çıkış gücü, ana sinyalin iletimini etkilemeyen ana sinyalden (genellikle -20 ~ -10dbm) çok daha düşüktür.

İşletim İlkesi:

1. Pompa uyarımı (Enerji Enjeksiyonu) Pompa lazeri, "pompa portu" ndan 980nm/1480nm pompa ışığını enjekte eder ve çekirdekteki er³⁺ iyonları, zemin durumundan (4i₁₅/₂) yüksek bir {4i}}) 'e geçiş yaparak pompalama enerjisini emer.

2. Popülasyon inversiyonu (amplifikasyon koşulu) Yüksek - enerji er³⁺ iyonları oldukça kararsızdır ve "{- radyasyon geçişleri" yoluyla metastabil bir duruma (4i₁₃/₂) hızla düşer (yaklaşık 10ms ömrü ile, uzun {{{5} terim alımına izin verir; Metastabil durumdaki ER³⁺ iyonlarının sayısı, zemin durumu iyonlarınınkini önemli ölçüde aştığında, bir "popülasyon tersine çevirme" meydana gelir (optik amplifikasyon için çekirdek bir durum).

3. Sinyal amplifikasyonu (uyarılmış emisyon) Amplifiye edilmesi gereken 1550nm sinyal ışığı, "giriş portu" ndan erbium - katkılı fibere girer. Sinyal ışığının foton enerjisi, metastabil durumdan er³⁺ iyonlarının zemin durumuna geçiş enerjisini mükemmel bir şekilde eşleştirir, metastabil er³⁺ iyonlarını, zemin durumuna hızla geri dönmeye ve frekans, faz ve polarizasyon açısından sinyal ışığına aynı olan yeni fotonları serbest bırakmak için heyecanlandırır; Bu yeni fotonlar, nihayetinde "çıkış portu" ndan çıktı olan sinyal gücünün "üstel amplifikasyonu" na ulaşarak orijinal sinyal ışığı ile süperilet olarak birleşir.

Uygulamalar:

1, sinyal zayıflamasını telafi etmek için şehirlerarası ve transokean optik kablolarda dağıtılan bir "çizgi amplifikatörü" olarak hizmet veren uzun - uzaktan optik fiber iletişim omurga ağı.

2. Optik fiber iletişim terminali, alıcı ucunun zayıf sinyalleri yükseltmek için bir pre - amplifikatörü görevi görmesi, mobil baz istasyonlarının ve optik modemlerin alıcı hassasiyetini arttırır. Verici ucunda, 5G baz istasyonlarının optik sinyal çıkışını hafifçe arttırmak için bir güç amplifikatörü görevi görür.

3. CATV (kablolu televizyon) sistemlerinde, 1550nm dalga boyu aralığında televizyon sinyallerini yükseltmek için yüzlerce kilometre kapsama alanı elde etmek ve zayıflamadan kaynaklanan görüntü kalitesi bozulmasını önlemek.

4. Optik fiber algılama sistemleri, gerginlik ve sıcaklık sensörlerinden zayıf optik sinyalleri yükseltmek, gerçek - köprülerin ve yağ ve gaz boru hatlarının zaman izlenmesi, algılama mesafesinin uzatılması (100 kilometreye kadar).

Optik fiber çekirdeğinde hem erbium iyonları hem de ytterbium iyonları, ytterbium iyonlarının "pompa ışığını etkili bir şekilde emen ve erbium iyonlarına aktarma" mekanizmasını kullanarak, 1550nm dalga bantında yüksek güçlü optik sinyal amplifikasyon cihazları elde eder ve edfA'nın güç sınırları arasında geçer.

Temel Özellikler:EDFA ile karşılaştırıldığında, daha yüksek pompa emme verimliliğine, daha güçlü yüksek güç toleransı ve daha yüksek çıkış gücüne sahiptir.

Portlar:

1. Sinyal giriş portu (in): 1550nm sinyaline (zayıf veya orta güç sinyali), daha geniş bir giriş güç aralığı (-20 ila 0dbm) ve yüksek güç toleransı (yanmayı önlemek için) ile bağlar.

2. Sinyal Çıktı bağlantı noktası (çıkış): Yüksek güç 1550nm sinyali (lazer uygulamaları veya yüksek güç iletimi için), 1W ila 1kW (watt'tan kilowatt seviyesine) arasında değişen yüksek güç konektörleri (FC/APC yüksek güç versiyonu gibi), yanma koruma ve hafif sızıntı önleme ile değişir.

3. Pompa bağlantı noktası: Toplam pompa gücünü (yüksek güç çıkışının çekirdeği) arttırmak için birden fazla pompa enjekte edilebilir. Ana akım pompa dalga boyları: 808nm (düşük maliyet) veya 915nm (yüksek verimlilik); Tek pompa gücü 5 ila 20W, çoklu pompaların toplam gücü 50W'a ulaşabilir.

4. İzleme/kontrol bağlantı noktası: ① Çıkış gücü ve sıcaklığı izler (aşırı ısınmayı önlemek için); ② Pompa gücünü/kazancını ayarlamak için harici kontrol modülü. İzleme portu, sinyalin% 0.1 ila% 1'ini çıkarır (yüksek güç çıkışını etkilemekten kaçınmak için); Kontrol bağlantı noktası RS485/Ethernet protokolünü destekler.

İşletim İlkesi:

1. Pompa uyarımı (ytterbium iyon tercihi) multi - pompa lazerleri, "pompa bağlantı noktası" yoluyla 808nm/915nm'de pompa ışığı enjekte eder. Fiber çekirdekteki ytterbium iyonları (yb³⁺) tercihen enerjiyi emer, zemin durumundan (²f₇/₂) uyarılmış duruma (²f₅/₂) geçer.

2. Enerji transferi (ytterbium ila erbium) uyarılmış ytterbium iyonları doğrudan foton yaymaz; Bunun yerine, erbium iyonlarının zemin durumundan (4i₁₅/₂) metastabil bir duruma (4i₁₃/₂) geçişine izin veren "- radyasyon enerji transferi" yoluyla bitişik erbium iyonlarına (ER³⁺) etkili bir şekilde aktarırlar. Bu adım, EDFA'daki pompa ışığının erbium iyonu doğrudan emiliminin düşük verimliliğini ele alır ve yüksek konsantrasyonlarda erbium iyonlarının neden olduğu enerji atıklarından kaçınır.

3. EDFA ile tutarlı olarak sinyal amplifikasyonu (erbium iyonu uyarılmış emisyon): 1550nm sinyal ışığı metastabil erbium iyonlarını geçişe uyararak - eşleşen fotonları sinyal amplifikasyonu elde etmek için uyarır. YTterbium iyonları tarafından aktarılan daha güçlü enerji nedeniyle, daha yüksek güç sinyal çıkışını destekleyebilir (watt - seviye / kilowatt - seviyesi).

Uygulamalar:

1. Yüksek - Metropolitan alan ağları ve erişim ağları için bir "güç amplifikatörü" olarak kullanılan güç fiber iletişimi, 50 kilometreden fazla kapsayan banliyö optik ağları gibi çoklu- kanal sinyallerinin toplam çıkış gücünü arttırır.

2. Endüstriyel - Sınıf fiber lazerler, çekirdek amplifikasyon cihazları olarak hizmet eder, Kilowatt - Metal kesme (paslanmaz çelik, alüminyum alaşımı), kaynak ve yüzey işlemi için kullanılan lazik lazerler (otomobil üretimi, havacılık ve uzay).

3. Tıbbi lazer ekipmanı, oftalmik cerrahi (katarakt tedavisi gibi) için kullanılan watt - seviyesi lazerler, dermatolojik tedaviler (pigmentasyon çıkarılması, epilasyon gibi) - 1550nm dalgalı penetrasyonun minimal hasar ile orta derecede tıp penetrasyonu vardır.

4. OYDFA'nın, beidou uydularından lazer veri iletimi gibi atmosferik kaybın üstesinden gelmek için yüksek - yer lazer iletişiminde yer istasyonu güç amplifikatörü olarak hareket ettiği uzay optik iletişim.

5. Bilimsel araştırma alanında, lazer spektral analizi için kullanılan, LIDAR (atmosferik kirletici izleme gibi) ve atalet hapsetme füzyonu (ICF) için bir lazer sürüş kaynağı olarak.