Alapvető működési elv:
A
erbiummal adalékolt szálerősítő (EDFA)egy olyan közeg, amely hélium ionokat használ az energia átalakítására. Az energiaerősítő ablak működési hullámhossza 1550 nm, szélessége 50 am, ami összhangban van a szál alacsony veszteségű ablakával. Az energia befecskendezési ablak 980 nm és 1 480 nm. Általában egy erbiummal adalékolt ionszálat készítenek EDFA-erősítő magként, azaz aktív közegként. Az erősítőrendszer egy lézeres háromszintű rendszer, a beinjektált 980 nm-es fényenergiát a hélium ionok abszorbeálják a 4" nagy energiaszintig, a lézer 4n átmeneti szintjét pedig a relaxációs oszcilláció adja át. az energiaszint hosszú élettartama, nagy mennyiségű felhalmozódás Az aktivált részecskék, amelyek nagy mennyiségű energiát tartalékolnak, majd a jelzőfénnyel átengedik a stimulált sugárzást, azonos frekvenciájú és azonos fázisú többszörös jelet kapnak, és visszaadják a részecskék az alapállapotba Az erősítési folyamatban indukált zaj spontán sugárzás ( Amplified Spontaneous Emission (ASE), amely a szivattyú hullámhosszához kapcsolódik. Általában véve a 980 nm-es lézerszivattyú alacsony hatásfokú és alacsony zajszintű , míg az 1 480 nm-es lézer rendkívül hatékony és zajos. A tervezési folyamat során az általános szálas előerősítő EDFA 980 nm-es szivattyúzást használ, a Booster EDFA az adó végén pedig 980 nm-es és 1 480 nm-es hibrid szivattyúzási módszert alkalmaz , valamint az optikai kiegyenlítő szűrőkre vonatkozó DWDM-követelményeknek megfelelő speciálisan tervezett adathordozók. Membrános lapos szűrő.
Az erbiummal adalékolt szálerősítő (FDFA) alapszerkezete:
Egy tipikus EDFA egy erbiummal adalékolt szálból, egy szivattyúforrásból, egy hullámhosszosztásos multiplexerből, egy optikai leválasztóból és egy optikai szűrőből áll. Az erbiummal adalékolt szál erősítést, a pumpaforrás elegendő szivattyúteljesítményt biztosít, a hullámhosszosztásos multiplexer pedig a jelfényt és a szivattyú fényét egyesíti az erbiummal adalékolt szálba. Az optikai leválasztó biztosítja a fény egyirányú átvitelét, hogy megakadályozza, hogy a fényvisszaverődések optikai oszcillációkat okozzanak, és a visszacsatoló fény zavarokat okoz a jellézer működési állapotában. Az optikai szűrő szerepe az, hogy kiszűrje az ASE-zajt az optikai erősítőben, és javítsa az EDFA jel-zaj arányát. Az EDFA-nak általában három szivattyútípusa van: egyirányú szivattyú, fordított szivattyú és kétirányú szivattyú. Annak érdekében, hogy az EDFA erősítése állandó legyen (vagyis az előerősítő és a vonal lineáris erősítője), vagy a kimeneti teljesítmény állandó legyen (azaz a telítési teljesítményű erősítő az adó végén), meg kell tervezni egy segédáramkör az EDFA bemeneti és kimeneti teljesítményének, valamint a szivattyúforrásnak a figyelésére. A munka állapotát felügyelik és ellenőrzik. A megfigyelési eredmények szerint a szivattyú fényforrásának működési paraméterei megfelelően be vannak állítva, hogy az EDFA optimális állapotban működjön. Ezen túlmenően a segédáramköri rész olyan védelmi funkciókat is tartalmaz, mint az automatikus hőmérséklet-szabályozás és az automatikus teljesítményszabályozás.
Az erbiummal adalékolt szálerősítő (EDFA) alapvető teljesítménye:
Az EDFA alapvető teljesítménye az erősítésben, a kimeneti teljesítményben és a zajban, valamint a sávszélességben és a kiegyenlítésben tükröződik.
1. Erősítési jellemzők Az erősítési karakterisztika az optikai erősítő kimenő teljesítményének a bemeneti teljesítményhez viszonyított arányának erősítési képességét jelenti. Különféle tényezőkhöz kapcsolódik, általában dB-ben fejezik ki, és az általánosan használt erősítési tényező 15-40 dB. Általában az erősítés közvetlenül összefügg a szivattyú teljesítményével és az erbiummal adalékolt szál hosszával is. A legjobb értéket kísérlettel lehet megtalálni.
2. Kimeneti teljesítmény jellemzők Egy ideális lineáris optikai erősítőhöz az optikai jel felerősíthető és azonos erősítéssel adható ki, függetlenül a bemeneti optikai teljesítménytől. Ennek a feltételnek a biztosítására általában csak kis optikai jel bemenete esetén a kellő erősítéssel felerősített optikai jel kimenete nem elegendő ahhoz, hogy csökkentse a lézerbe injektált szivattyúteljesítmény energiaszintjének részecskéi számát. Ha azonban a bemeneti optikai teljesítmény kellően nagy, a beinjektált teljesítmény nem elegendő az erősítés utáni kimeneti teljesítmény kompenzálására, így az invertált részecskék száma telítődik és csökken, és így a kimeneti optikai teljesítmény is csökken, ami befolyásolja a csökkenést. az erősítési tényező, azaz az erősítés telítettsége. , így az amplifikáció belép a nemlineáris erősítési telítési tartományba. Az EDFA maximális kimeneti teljesítményét általában 3 dB telített kimeneti teljesítményként fejezik ki, amely megfelel annak a kimeneti teljesítménynek, amikor a telítési erősítés 3 dB-lel csökken, ami tükrözi az EDFA maximális kimeneti teljesítményét. Az EDFA telítési kimeneti jellemzői a szivattyú teljesítményéhez, az erbiummal adalékolt szál hosszához és a szerkezethez kapcsolódnak. Minél nagyobb a szivattyú optikai teljesítménye, annál nagyobb a 3 dB telített kimeneti teljesítmény; minél hosszabb az erbiummal adalékolt szál, annál nagyobb a 3 dB telített kimeneti teljesítmény.
x
