Erbium qatqılı lif gücləndiricisi (EDFA)

Əsas iş prinsipi:
Theerbium qatqılı lif gücləndiricisi (EDFA)enerji çevrilməsinə nail olmaq üçün helium ionlarından istifadə edən bir mühitdir. Enerji gücləndirmə pəncərəsi 1550 nm əməliyyat dalğası pəncərəsinə və 50 am eninə malikdir ki, bu da lifin aşağı itkisi pəncərəsinə uyğundur. Enerji enjeksiyon pəncərəsi 980 nm və 1 480 nm-dir. Ümumiyyətlə, erbium qatqılı ion lifi EDFA gücləndirmə nüvəsi, yəni aktiv mühit kimi hazırlanır. Gücləndirmə sistemi lazer üçsəviyyəli sistemdir, yeridilmiş 980 nm işıq enerjisi helium ionları tərəfindən yüksək enerji səviyyəsinə 4" udulur və lazerin keçid səviyyəsi 4n relaksasiya rəqsi ilə keçid edir. enerji səviyyəsinin uzun ömrü, böyük miqdarda yığılma Böyük miqdarda enerji saxlayan aktivləşdirilmiş hissəciklər, daha sonra siqnal işığı ilə stimullaşdırılan radiasiyadan keçir, eyni tezlikdə və eyni fazada çoxaldılmış siqnal əldə edir və geri qaytarır. hissəcikləri əsas vəziyyətə gətirir.Gücləndirmə prosesində yaranan səs-küy spontan şüalanmadır ( Gücləndirilmiş Spontan Emissiya (ASE), nasosun dalğa uzunluğu ilə bağlıdır. Ümumiyyətlə, 980 nm lazer nasosunun səmərəliliyi aşağıdır və səs-küy azdır. , 1 480 nm lazer yüksək səmərəli və səs-küylü olsa da, dizayn prosesində ümumi lifdən əvvəl gücləndirici EDFA 980 nm nasosdan istifadə edir; ötürücü ucundakı gücləndirici Booster EDFA hibrid nasos üsulundan istifadə edir. 980 nm və 1 480 nm və optik bərabərləşdirmə filtrləri üçün DWDM tələblərinə uyğun olaraq xüsusi hazırlanmış media. Diafraqma düz filtr.
Erbium qatqılı lif gücləndiricisinin (FDFA) əsas quruluşu:
Tipik bir EDFA erbium qatqılı lifdən, nasos mənbəyindən, dalğa uzunluğu bölgüsü multipleksorundan, optik izolyatordan və optik filtrdən ibarətdir. Erbium qatqılı lif gücləndirməni təmin edir, nasos mənbəyi kifayət qədər nasos gücünü təmin edir və dalğa uzunluğu bölgüsü multipleksoru siqnal işığını və nasos işığını erbium qatqılı lifdə birləşdirir. Optik izolyator işığın birtərəfli ötürülməsini təmin edir, işığın əks olunması optik salınımları meydana gətirir və əks əlaqə işığı siqnal lazerinin iş vəziyyətində pozuntulara səbəb olur. Optik filtrin rolu optik gücləndiricidə ASE səs-küyünü süzmək və EDFA-nın siqnal-küy nisbətini yaxşılaşdırmaqdır. Adətən EDFA-nın üç nasos növü var: birləşən nasos, tərs nasos və iki tərəfli nasos. EDFA-nın gücləndirilməsinin sabit olmasını (yəni, ilkin gücləndiricinin və xəttin xətti gücləndiricisi) və ya çıxış gücünün sabit olmasını (yəni ötürmə ucundakı doyma güc gücləndiricisi) təmin etmək üçün layihələndirmək lazımdır. EDFA-nın giriş və çıxış gücünü, həmçinin nasos mənbəyini izləmək üçün köməkçi dövrə. İş vəziyyətinə nəzarət və nəzarət edilir. Monitorinqin nəticələrinə əsasən, EDFA-nın optimal vəziyyətdə işləməsi üçün nasosun işıq mənbəyinin iş parametrləri müvafiq qaydada tənzimlənir. Bundan əlavə, köməkçi dövrə bölməsinə avtomatik temperatur nəzarəti və avtomatik güc nəzarəti kimi mühafizə funksiyaları üçün sxemlər də daxildir.
Erbium qatqılı lif gücləndiricisinin (EDFA) əsas performansı:
EDFA-nın əsas performansı qazanc, çıxış gücü və səs-küy, həmçinin bant genişliyi və bərabərləşdirmədə əks olunur.
1. Qazanc xüsusiyyətləri Qazanma xüsusiyyətləri optik gücləndiricinin çıxış gücünün giriş gücünə nisbətinin gücləndirmə qabiliyyətini ifadə edir. Bu, ümumiyyətlə dB ilə ifadə olunan müxtəlif amillərlə bağlıdır və ümumi istifadə olunan gücləndirmə əmsalı 15 ilə 40 dB arasındadır. Ümumiyyətlə, qazanc birbaşa nasosun gücü və həmçinin erbium qatqılı lifin uzunluğu ilə bağlıdır. Ən yaxşı dəyəri təcrübə ilə tapmaq olar.
2. Çıxış Gücünün Xüsusiyyətləri İdeal xətti optik gücləndirici üçün, giriş optik gücündən asılı olmayaraq, optik siqnal gücləndirilə və eyni qazancla çıxarıla bilər. Bu vəziyyəti təmin etmək üçün, ümumiyyətlə, yalnız kiçik bir optik siqnal daxil edildikdə, kifayət qədər qazancla gücləndirilmiş optik siqnalın çıxışı lazerə vurulan nasos gücünün enerji səviyyəsinin hissəciklərinin sayını azaltmaq üçün kifayət deyil. Bununla belə, giriş optik gücü kifayət qədər böyük olduqda, vurulan güc gücləndirildikdən sonra çıxış gücünü kompensasiya etmək üçün kifayət deyil, beləliklə, ters çevrilmiş hissəciklərin sayı doyurulur və azalır və beləliklə, çıxışın optik gücü azalır, bu da azalmaya təsir göstərir. gücləndirmə əmsalının, yəni qazanc doymasının. , beləliklə, gücləndirmə qeyri-xətti gücləndirmə doyma bölgəsinə daxil olur. EDFA-nın maksimum çıxış gücü adətən 3 dB doymuş çıxış gücü kimi ifadə edilir ki, bu da EDFA-nın maksimum güc çıxış qabiliyyətini əks etdirən doyma qazancı 3 dB azaldıqda çıxış gücünə uyğundur. EDFA-nın doyma çıxış xüsusiyyətləri nasosun gücü, erbium qatqılı lifin uzunluğu və strukturu ilə bağlıdır. Pompanın optik gücü nə qədər yüksək olarsa, 3 dB doymuş çıxış gücü bir o qədər çox olar; erbium qatqılı lif uzunluğu nə qədər uzun olarsa, 3 dB doymuş çıxış gücü bir o qədər çox olar.
3. Səs-küyün xüsusiyyətləri Gücləndirmə prosesi zamanı EDFA tərəfindən təqdim edilən optik səs-küy, əsasən aktivləşdirilmiş erbium qatqılı lifdə spontan şüalanan optik gücdür və daha sonra gücləndirilmiş spontan emissiya olan erbium qatqılı lifin aktiv bölgəsi tərəfindən gücləndirilir. optik səs-küy. . Səs-küyün dörd əsas mənbəyi var: siqnal işığının atış səsi, gücləndirilmiş kortəbii emissiya ASE səs-küyü, ağ işıq emissiyası ASE spektri ilə siqnal işığı arasında səs-küy və kortəbii emissiya ASE spektrləri arasında səs-küy. . Onların arasında sonuncu ikisi ən böyük təsirə malikdir və kortəbii emissiya ASE spektri ilə siqnal işığı arasındakı səs-küy EDFA-nın işini təyin edən əsas amildir. EDFA-nın səs-küy xarakteristikasını NF səs-küy rəqəmi ilə ifadə etmək olar, bu, EDFA-nın giriş siqnalının səs-küyə nisbətinin dB ilə ifadə edilən çıxış siqnalının səs-küy nisbətinə nisbətidir. O, fazadaxili ötürmənin spontan emissiya spektral sıxlığı və gücləndirici qazancı ilə sıx bağlıdır və giriş siqnalının gücü, nasosun gücü və nasos rejimi ilə bağlıdır. Kiçik bir optik siqnalın girişi altında optik gücləndiricinin NF səs-küy rəqəmi giriş siqnalının gücü artdıqca stimullaşdırılan şüalanmanı artırır və spontan şüalanma nisbəti zəifləyir və bununla da səs-küy rəqəmi NF azalır. Böyük optik siqnalın girişi altında, giriş siqnalının gücünün artması ilə optik gücləndiricinin NF səs-küy rəqəmi azalır və spontan şüalanmanın optik gücü artır, beləliklə səs-küy rəqəmi NF artır. Pompanın gücü artdıqca səs-küy rəqəmi azalır. EDFA-nın səs-küy gücü iki hissədən ibarətdir, biri hər bir kiçik uzunluqlu lif tərəfindən yaradılan ağ radiasiyadır və əksəriyyəti lif tərəfindən yaranan spontan şüalanmanın lifin ön hissəsinə gücləndirilməsidir, yəni gücləndirilmiş spontan emissiyadır. Nasosun gücü nə qədər böyükdürsə, əvvəlki hissənin nisbəti bir o qədər kiçik olur, çünki nasosun gücünün artması ilə çıxış səs-küy gücü artsa da, siqnal da qazanır, buna görə də hər bir lif tərəfindən yaranan spontan şüalanmanın nisbəti daha yüksəkdir. Kiçik, buna görə ümumi siqnal-küy nisbəti yaxşılaşdırılır, yəni səs-küy rəqəmi NF aşağı salınır.