Principo kaj apliko de EDFA-erbio-dopita fibramplifilo

Principo kaj apliko deEDFA erbio-dopita fibramplifilo

La baza strukturo deEDFAerbio-dopita fibra amplifilo, kiu konsistas ĉefe el aktiva medio (dekduoj da metroj longa dopita kvarca fibro, kerna diametro 3-5 mikrometroj, dopa koncentriĝo (25-1000)x10-6), pumplumfonto (990 aŭ 1480nm LD), optika kuplilo kaj optika izolilo. Signallumo kaj pumplumo povas disvastiĝi en la sama direkto (kunpumpado), kontraŭa direkto (inversa pumpado), aŭ ambaŭ direktoj (dudirekta pumpado) en la erbia fibro. Kiam la signallumo kaj pumplumo estas injektitaj en la erbian fibron samtempe, la erbia jono estas ekscitita al alta energinivelo (tri-nivela sistemo) sub la ago de la pumplumo, kaj baldaŭ malkreskas al metastabila nivelo. Kiam ĝi revenas al la baza stato sub la ago de la incida signallumo, la fotono korespondanta al la signallumo estas elsendita, tiel ke la signalo estas amplifikita. Ĝia plifortigita spontanea emisio (ASE) spektro havas grandan bendolarĝon (ĝis 20-40 nm) kaj havas du pintojn respondantajn al 1530 nm kaj 1550 nm respektive.

La ĉefaj avantaĝoj deEDFA-amplifiloestas alta gajno, granda bendolarĝo, alta elira potenco, alta pumpadefikeco, malalta enmetperdo, kaj nesentemeco al polusiĝaj statoj.

La funkcianta principo de erbio-dopita fibra amplifilo

La erbio-dopita fibra amplifilo (EDFA Optika Amplifilo) konsistas ĉefe el erbio-dopita fibro (ĉirkaŭ 10-30m longa) kaj pumpita lumfonto. La funkciprincipo estas, ke la erbio-dopita fibro generas stimulitan radiadon sub la ago de la pumpita lumfonto (ondolongo 980nm aŭ 1480nm), kaj la radiata lumo ŝanĝiĝas kun la ŝanĝo de la eniga lumsignalo, kio ekvivalentas al amplifigo de la eniga lumsignalo. La rezultoj montras, ke la gajno de erbio-dopita fibra amplifilo estas kutime 15-40db, kaj la relajsodistanco povas esti pliigita je pli ol 100km. Do, homoj ne povas ne demandi: kial sciencistoj pensis pri uzado de dopita erbio en fibra amplifilo por pliigi la intensecon de lumondoj? Ni scias, ke erbio estas rara terelemento, kaj raraj terelementoj havas siajn specialajn strukturajn karakterizaĵojn. Dopado de raraj terelementoj en optikaj aparatoj estis uzata delonge por plibonigi la rendimenton de optikaj aparatoj, do tio ne estas hazarda faktoro. Krome, kial la ondolongo de la pumpilo-lumfonto estas elektita je 980nm aŭ 1480nm? Fakte, la ondolongo de la pumpilo-lumfonto povas esti 520nm, 650nm, 980nm kaj 1480nm, sed praktiko pruvis, ke la ondolongo de la lasera efikeco de la pumpilo-lumfonto je 1480nm estas la plej alta, sekvata de la ondolongo de la pumpilo-lumfonto je 980nm.

Fizika strukturo

Baza strukturo de erbio-dopita fibra amplifilo (EDFA Optika Amplifilo). Estas izolilo ĉe la enira fino kaj la elira fino, la celo estas igi la optikan signalon unudirekta transdono. La pumpekscitilo havas ondolongon de 980nm aŭ 1480nm kaj estas uzata por provizi energion. La funkcio de la kuplilo estas kupli la eniran optikan signalon kaj la pumplumon en la erbio-dopitan fibron, kaj transdoni la energion de la pumplumo al la enira optika signalo per la ago de la erbio-dopita fibro, por realigi la energian plifortigon de la enira optika signalo. Por atingi pli altan eliran optikan potencon kaj pli malaltan bruindekson, la praktike uzata erbio-dopita fibra amplifilo adoptas la strukturon de du aŭ pli da pumpfontoj kun izoliloj en la mezo por izoli unu la alian. Por atingi pli larĝan kaj pli platan gajnokurbon, gajnoplatiga filtrilo estas aldonita.

La EDFA konsistas el kvin ĉefaj partoj: erbio-dopita fibro (EDF), optika kuplilo (WDM), optika izolilo (ISO), optika filtrilo, kaj pumpfonto. Ofte uzataj pumpfontoj inkluzivas 980nm kaj 1480nm, kaj ĉi tiuj du pumpfontoj havas pli altan pumpan efikecon kaj estas uzataj pli ofte. La bruokoeficiento de la 980nm pumplumfonto estas pli malalta; La 1480nm pumplumfonto havas pli altan pumpan efikecon kaj povas atingi pli grandan eliran potencon (ĉirkaŭ 3dB pli alte ol la 980nm pumplumfonto).

avantaĝo

1. La funkcianta ondolongo kongruas kun la minimuma atenuiĝa fenestro de unu-reĝima fibro.

2. Alta kupliga efikeco. Ĉar ĝi estas fibra amplifilo, ĝi facile kupliĝas kun la transmisia fibro.

3. Alta energi-konverta efikeco. La kerno de EDF estas pli malgranda ol tiu de transmisia fibro, kaj la signallumo kaj pumplumo estas transdonitaj samtempe en EDF, do la optika kapacito estas tre koncentrita. Tio faras la interagadon inter lumo kaj la gajnomedio Er-jono tre plena, kunligita kun la taŭga longo de erbio-dopita fibro, do la konverta efikeco de lumenergio estas alta.

4. Alta gajno, malalta bruo-indekso, granda elira potenco, malalta krucparolado inter kanaloj.

5. Stabilaj gajnaj karakterizaĵoj: EDFA ne estas sentema al temperaturo, kaj gajno havas malmultan korelacion kun polusiĝo.

6. La gajno-funkcio estas sendependa de la sistema pecrapideco kaj datenformato.

manko

1. Nelineara efiko: EDFA plifortigas la optikan potencon per pliigo de la optika potenco injektita en la fibron, sed ju pli granda des pli bone. Kiam la optika potenco estas pliigita ĝis certa grado, la nelineara efiko de optika fibro estos produktita. Tial, dum uzado de optikaj fibraj amplifiloj, oni devas atenti la valoron de kontrolado de la unu-kanala alvenanta fibra optika potenco.

2. La ondolonga gamo de gajno estas fiksita: la funkcia ondolonga gamo de C-benda EDFA estas 1530nm~1561nm; La funkcia ondolonga gamo de L-benda EDFA estas 1565nm~1625nm.

3. Neegala gajno-larĝo: La gajno-larĝo de EDFA erbio-dopita fibra amplifilo estas tre larĝa, sed la gajno-spektro de EDF mem ne estas plata. La gajno-platiga filtrilo devas esti uzata por platigi la gajnon en WDM-sistemo.

4. Problemo pri lumfluo: Kiam la lumvojo estas normala, la erbiaj jonoj ekscititaj de la pumplumo estas forportataj de la signallumo, tiel kompletigante la plifortigon de la signallumo. Se la eniga lumo estas stumpigita, ĉar la metastabilaj erbiaj jonoj daŭre akumuliĝas, post kiam la enigo de la signallumo estas restarigita, energio saltos, rezultante en lumfluo.

5. La solvo al la optika troŝarĝo estas realigi la aŭtomatan funkcion de optika potencoredukto (APR) aŭ aŭtomata optika potencomalŝalto (APSD) en EDFA, tio estas, EDFA aŭtomate reduktas la potencon aŭ aŭtomate malŝaltas la potencon kiam ne estas eniga lumo, tiel subpremante la okazon de la troŝarĝa fenomeno.

Aplika reĝimo

1. La plifortiga amplifilo estas uzata por plifortigi la potencon de multlongaj signaloj post la plifortiga ondo, kaj poste sendi ilin. Ĉar la signala potenco post la plifortiga ondo estas ĝenerale granda, la brua indico kaj gajno de potenca amplifilo ne estas tre altaj. Ĝi havas relative grandan eliran potencon.

2. Linia amplifilo, post la potenca amplifilo, estas uzata por periode kompensi la linian transmisian perdon, ĝenerale postulante relative malgrandan bruindekson kaj grandan eliran optikan potencon.

3. Antaŭamplifilo: Antaŭ la dividilo kaj post la linia amplifilo, ĝi estas uzata por amplifiki la signalon kaj plibonigi la sentemon de la ricevilo (se la optika signalo-bruo-rilatumo (OSNR) plenumas la postulojn, pli granda enira potenco povas subpremi la bruon de la ricevilo mem kaj plibonigi la ricevan sentemon), kaj la bruo-indekso estas tre malgranda. Ne estas granda postulo pri la elira potenco.