Erbium-gedoteerde veselversterkers (EDFA's) maak gebruik van seldsame-aarde-elemente soos erbium (Er3+) as versterkingsmedium.Dit word tydens die vervaardigingsproses in die veselkern gedoteer.Dit bestaan uit 'n kort stukkie vesel (tipies 10 m of so) gemaak van glas waarin 'n klein beheerde hoeveelheid erbium as 'n doteermiddel in die vorm van 'n ioon (Er3+) bygevoeg word.Die silikavesel dien dus as 'n gasheermedium.Dit is die doteermiddels (erbium) eerder as silikavesel wat die bedryfsgolflengte en die versterkingsbandwydte bepaal.EDFA's werk oor die algemeen in die 1550 nm-golflengtegebied en kan kapasiteite van meer as 1 Tbps bied.So, hulle word wyd gebruik in WDM-stelsels.
Die beginsel van gestimuleerde emissie is van toepassing op die versterkingsmeganisme van die EDFA.Wanneer die doteermiddel ('n erbiumioon) in 'n hoë-energie toestand is, sal 'n invallende foton van die optiese insetsein dit stimuleer.Dit stel van sy energie vry na die doteermiddel en keer terug na 'n laer-energie toestand ("gestimuleerde emissie") wat meer stabiel is.Die figuur hieronder toon die basiese struktuur van 'n EDFA.
1.1 Basiese struktuur van 'n EDFA
Die pomplaserdiode produseer gewoonlik 'n optiese sein van golflengte (teen óf 980 nm óf 1480 nm) teen hoë drywing (~ 10–200 mW).Hierdie sein word gekoppel aan die liginvoersein in die erbiumgedopeerde gedeelte van die silikavesel deur WDM-koppelaar.Die erbiumione sal hierdie pompseinenergie absorbeer en na hul opgewonde toestand spring.'n Deel van die uitsetligsein word getik en teruggevoer by die inset van pomplaser deur optiese filter en detektor.Dit dien as terugvoerkragbeheermeganisme om EDFA's as selfregulerende versterkers te maak.Wanneer al die metstabiele elektrone verbruik word, vind geen verdere versterking plaas nie.Daarom stabiliseer die stelsel outomaties omdat die optiese uitsetkrag van die EDFA byna konstant bly, ongeag die insetkragskommeling, indien enige.
1.2 Vereenvoudigde funksionele skematiese van 'n EDFA
Die bostaande figuur toon die vereenvoudigde funksionele skema van 'n EDFA waarin 'n pompsein van die laser by 'n optiese insetsein (teen 1480 nm of 980 nm) gevoeg word deur 'n WDM-koppelaar.
Hierdie diagram toon 'n baie basiese EDF-versterker.Die golflengte van die pompsein (met pompkrag van ongeveer 50 mW) is 1480 nm of 980 nm.'n Deel van hierdie pompsein word oorgedra na die optiese insetsein deur gestimuleerde emissie binne 'n kort lengte van Erbium-gedoteerde vesel.Dit het tipiese optiese wins van ongeveer 5–15 dB en minder as 10 dB geraassyfer.Vir 1550 nm-werking is dit moontlik om 30–40 dB optiese wins te verkry.
1.3 Praktiese realisering van 'n EDFA
Die bostaande figuur beeld 'n vereenvoudigde werking van 'n EDFA met sy praktiese struktuur uit wanneer dit in WDM-toepassing gebruik word.
Soos getoon, sluit dit die volgende hoofdele in:
-
'n Isolator by die ingang.Dit verhoed dat die geraas wat deur 'n EDFA gegenereer word na die senderkant toe voortplant.
-
'n WDM koppelaar.Dit kombineer die lae-krag 1550 nm optiese inset data sein met hoë krag pomp optiese sein (van pomp bron soos laser) by 980 nm golflengte.
-
'n Klein gedeelte van erbium-gedoteerde silikavesel.Trouens, dit dien as die aktiewe medium van die EDFA.
-
'n Isolator by die uitset.Dit help om te verhoed dat enige teruggereflekteerde optiese sein die erbium-gedoteerde silikavesel binnedring.
Die finale uitsetsein is 'n versterkte 1550 nm golflengte optiese datasein met 'n oorblywende 980 nm golflengte pompsein.
Tipes Erbium-gedoteerde veselversterkers (EDFA's)
Daar is twee tipes strukture van Erbium-gedopte veselversterkers (EDFA's):
-
EDFA met mede-voortplantingspomp
-
EDFA met teen-voortplantingspomp
Die figuur hieronder toon teenvoortplantende pomp- en tweerigtingpompreëlings wat in EDFA-strukture gebruik kan word.
Verskillende pompreëlings
'n Mede-voortplantingspomp EDFA beskik oor laer uitset optiese krag met lae geraas;terwyl 'n teenvoortplantende pomp EDFA 'n hoër uitset optiese krag lewer, maar ook groter geraas produseer.In 'n tipiese kommersiële EDFA word 'n tweerigtingpomp met gelyktydige mede-voortplanting en teen-voortplanting gebruik wat 'n relatief eenvormige optiese wins tot gevolg het.
Toepassing van EDFA as versterker, inlyn en voorversterker
In 'n langafstandtoepassing van 'n optiese vesel kommunikasie skakel, kan EDFA's gebruik word as 'n versterker by die uitset van die optiese sender, 'n inlyn optiese versterker saam met die optiese vesel sowel as 'n voorversterker net voor die ontvanger, soos getoon in die bostaande figuur.
Daar kan opgemerk word dat in-lyn EDFA's op 20–100 km afstand van mekaar geplaas word, afhangende van die veselverlies.Die optiese insetsein is by 1.55 μm golflengte, terwyl die pomplasers werk by 1.48 μm of 980 nm golflengte.Tipiese lengte van Erbium-gedoteerde vesel is 10–50 m.
Amplifikasiemeganisme in EDFA's
Soos vroeër genoem, is die versterkingsmeganisme in 'n EDFA gebaseer op gestimuleerde emissie soortgelyk aan dié van in laser.Hoë energie van die optiese pompsein (geproduseer deur 'n ander laser) prikkel die dopant erbiumione (Er3+) in 'n silikavesel by die boonste energietoestand.Die optiese insetdatasein stimuleer die oorgang van die opgewekte Erbiumione na die laer energietoestand en lei tot die bestraling van fotone met dieselfde energie, dit wil sê dieselfde golflengte as dié van die optiese insetsein.
Energievlakdiagram: Vrye Erbiumione vertoon diskrete vlakke van die energieband.Wanneer Erbiumione in 'n silikavesel gedoteer word, verdeel elk van hul energievlakke in 'n aantal nouverwante vlakke om 'n energieband te vorm.
1.4 Amplifikasiemeganisme in EDFA
Om populasie-inversie te bereik, word Er3+-ione op die intermediêre vlak 2 gepomp. In indirekte metode (980-nm-pomp), word Er3+-ione voortdurend van vlak 1 na vlak 3 verskuif. Dit word gevolg deur nie-stralings-verval na vlak 2, vanaf waar hulle tot vlak 1 val, wat die optiese seine in die verlangde golflengte van 1500–1600 nm uitstraal.Dit staan bekend as 3-vlak versterkingsmeganisme.
Vir meer Erbium-gedoteerde produkte, kyk gerus op ons webwerf.
https://www.erbiumtechnology.com/erbium-laser-glasseye-safe-laser-glass/
E-pos:devin@erbiumtechnology.com
WhatsApp: +86-18113047438
Faks: +86-2887897578
Voeg by: No.23, Chaoyang-pad, Xihe-straat, Longquanyi-distrik, Chengdu, 610107, China.
Opdateringstyd: Jul-05-2022
