Појачала влакана допираних ербијумом (ЕДФА)

Појачала за влакна допирана ербијумом (ЕДФА) користе елементе ретких земаља као што је ербијум (Ер3+) као медијум за појачавање.Допира се у језгро влакна током процеса производње.Састоји се од кратког комада влакна (обично 10 м или више) направљеног од стакла у који је додата мала контролисана количина ербијума као додатак у облику јона (Ер3+).Дакле, силицијумско влакно делује као медијум домаћина.Допанти (ербијум) уместо силицијумских влакана одређују радну таласну дужину и ширину опсега појачања.ЕДФА генерално раде у региону таласне дужине од 1550 нм и могу понудити капацитете веће од 1 Тбпс.Дакле, они се широко користе у ВДМ системима.

Принцип стимулисане емисије је применљив за механизам појачања ЕДФА.Када је допант (јон ербија) у високоенергетском стању, упадни фотон улазног оптичког сигнала ће га стимулисати.Он ослобађа део своје енергије допанту и враћа се у стање ниже енергије („стимулисана емисија“) које је стабилније.Слика испод приказује основну структуру ЕДФА.

1.1 Основна структура ЕДФА

Ласерска диода пумпе обично производи оптички сигнал таласне дужине (на 980 нм или 1480 нм) велике снаге (~ 10–200 мВ).Овај сигнал је повезан са улазним светлосним сигналом у делу силицијумског влакна допираног ербијумом кроз ВДМ спојницу.Јони ербијума ће апсорбовати ову енергију сигнала пумпе и скочити у своје побуђено стање.Део излазног светлосног сигнала се прислушкује и враћа назад на улаз ласера ​​пумпе кроз оптички филтер и детектор.Ово служи као механизам за контролу снаге повратне спреге како би ЕДФА постали саморегулишући појачивачи.Када се потроше сви метастабилни електрони, не долази до даљег појачања.Због тога се систем аутоматски стабилизује јер излазна оптичка снага ЕДФА остаје скоро константна без обзира на флуктуацију улазне снаге, ако их има.

1.2 Поједностављена функционална шема ЕДФА

Горња слика приказује поједностављену функционалну шему ЕДФА у којој се сигнал пумпе из ласера ​​додаје улазном оптичком сигналу (на 1480 нм или 980 нм) преко ВДМ спојнице.

Овај дијаграм приказује врло основно ЕДФ појачало.Таласна дужина сигнала пумпе (са снагом пумпе од око 50 мВ) је 1480 нм или 980 нм.Део овог сигнала пумпе се преноси на улазни оптички сигнал стимулисаном емисијом унутар кратке дужине влакна допираног ербијумом.Има типично оптичко појачање од око 5–15 дБ и мање од 10 дБ буке.За рад на 1550 нм могуће је добити оптичко појачање од 30–40 дБ.

1.3 Практична реализација ЕДФА

Горња слика приказује поједностављен рад ЕДФА са његовом практичном структуром када се користи у ВДМ апликацији.

Као што је приказано, укључује следеће главне делове:

• Изолатор на улазу.Ово спречава да се бука коју генерише ЕДФА шири ка крају предајника.

• ВДМ спојница.Комбинује улазни оптички сигнал од 1550 нм са оптичким сигналом велике снаге (из извора пумпе као што је ласер) на таласној дужини од 980 нм.

• Мали део силицијумског влакна допираног ербијумом.У ствари, ово служи као активни медиј ЕДФА.

• Изолатор на излазу.Помаже у спречавању било каквог оптичког сигнала рефлектованог позади да уђе у силицијумско влакно допирано ербијумом.

Коначни излазни сигнал је појачани сигнал оптичких података таласне дужине од 1550 нм са преосталим сигналом пумпе таласне дужине од 980 нм.

Врсте појачивача влакана допираних ербијумом (ЕДФА)

Постоје две врсте структура влакана допираних ербијумом (ЕДФАс):

• ЕДФА са ко-пропагирајућом пумпом

• ЕДФА са контрапропагирајућом пумпом

На слици испод приказане су пумпе против пропагирања и двосмерне пумпе које се могу користити у ЕДФА структурама.

Различити распореди пумпи

Копропагирајућа пумпа ЕДФА карактерише нижа излазна оптичка снага са ниским нивоом шума;док контрапропагирајућа пумпа ЕДФА обезбеђује већу излазну оптичку снагу, али такође производи и већи шум.У типичној комерцијалној ЕДФА, користи се двосмерна пумпа са истовременим ко-пропагирајућим и контра-пропагирајућим пумпањем што резултира релативно уједначеним оптичким појачањем.

Примена ЕДФА као појачивача, ин-лине и предпојачала

У дуготрајној примени комуникационе везе са оптичким влакнима, ЕДФА се могу користити као појачало појачало на излазу оптичког предајника, линијско оптичко појачало заједно са оптичким влакном, као и предпојачало непосредно пре пријемник, као што је приказано на горњој слици.

Може се приметити да су линијски ЕДФА постављени на удаљености од 20–100 км у зависности од губитка влакана.Оптички улазни сигнал је на таласној дужини од 1,55 μм, док ласери пумпе раде на таласној дужини од 1,48 μм или 980 нм.Типична дужина влакана допираног ербијем је 10–50 м.

Механизам појачања у ЕДФА

Као што је раније речено, механизам појачања у ЕДФА је заснован на стимулисаној емисији сличној оној у ласеру.Висока енергија сигнала оптичке пумпе (произведен од другог ласера) побуђује допантне јоне ербијума (Ер3+) у силицијумском влакну у горњем енергетском стању.Улазни сигнал оптичких података стимулише прелазак побуђених јона ербија у ниже енергетско стање и резултира зрачењем фотона исте енергије, односно исте таласне дужине као и улазни оптички сигнал.

Дијаграм нивоа енергије: Слободни јони ербија показују дискретне нивое енергетског појаса.Када се јони ербија допирају у силицијумско влакно, сваки њихов енергетски ниво се дели на низ блиско повезаних нивоа тако да формира енергетски појас.

1.4 Механизам појачања у ЕДФА

Да би се постигла инверзија популације, Ер3+ јони се пумпају на средњем нивоу 2. У индиректној методи (980-нм пумпање), Ер3+ јони се континуирано померају са нивоа 1 на ниво 3. Прати га нерадијативни распад до нивоа 2, од где падају на ниво 1, емитујући оптичке сигнале у жељеној таласној дужини од 1500–1600 нм.Ово је познато као механизам појачања на 3 нивоа.

За више производа допираних ербијумом, погледајте нашу веб страницу.

хттпс://ввв.ербиумтецхнологи.цом/ербиум-ласер-глассеие-сафе-ласер-гласс/

Е-маил:devin@erbiumtechnology.com

ВхатсАпп: +86-18113047438

Факс: +86-2887897578

Додајте: бр.23, пут Цхаоианг, улица Ксихе, округ Лонгкуании, Цхенгду, 610107, Кина.