İlke ve uygulamaEDFA erbiyum katkılı fiber amplifikatör
Temel yapıEDFAErbiyum katkılı fiber amplifikatör, esas olarak aktif bir ortamdan (onlarca metre uzunluğunda katkılı kuvars fiber, çekirdek çapı 3-5 mikron, katkılama konsantrasyonu (25-1000)x10-6), pompa ışık kaynağından (990 veya 1480nm LD), optik kuplörden ve optik izolatörden oluşur. Sinyal ışığı ve pompa ışığı Erbiyum fiberde aynı yönde (eş pompalama), zıt yönde (ters pompalama) veya her iki yönde (çift yönlü pompalama) yayılabilir. Sinyal ışığı ve pompa ışığı aynı anda erbiyum fibere enjekte edildiğinde, erbiyum iyonu pompa ışığının etkisi altında yüksek enerji seviyesine (üç seviyeli sistem) uyarılır ve kısa sürede metastabil seviyeye düşer. Olay sinyal ışığının etkisi altında temel duruma döndüğünde, sinyal ışığına karşılık gelen foton yayılır, böylece sinyal yükseltilir. Amplifikasyonlu kendiliğinden emisyon (ASE) spektrumu geniş bant genişliğine (20-40 nm'ye kadar) sahip olup sırasıyla 1530 nm ve 1550 nm'ye karşılık gelen iki tepe noktasına sahiptir.
Başlıca avantajlarıEDFA amplifikatörüyüksek kazanç, büyük bant genişliği, yüksek çıkış gücü, yüksek pompalama verimliliği, düşük ekleme kaybı ve polarizasyon durumlarına duyarsızlıktır.
Erbiyum katkılı fiber amplifikatörün çalışma prensibi
Erbiyum katkılı fiber amplifikatör（EDFA Optik Amplifikatör） esas olarak erbiyum katkılı bir fiberden (yaklaşık 10-30 m uzunluğunda) ve bir pompa ışık kaynağından oluşur. Çalışma prensibi, erbiyum katkılı fiberin pompalanan ışık kaynağının (dalga boyu 980 nm veya 1480 nm) etkisi altında uyarılmış radyasyon üretmesi ve yayılan ışığın giriş ışık sinyalinin değişmesiyle değişmesidir; bu da giriş ışık sinyalini yükseltmeye eşdeğerdir. Sonuçlar, Erbiyum katkılı fiber amplifikatörün kazancının genellikle 15-40 dB olduğunu ve röle mesafesinin 100 km'den fazla artırılabileceğini göstermektedir. Bu nedenle, insanlar şu soruyu sormaktan kendilerini alamıyorlar: Bilim insanları ışık dalgalarının yoğunluğunu artırmak için fiber amplifikatörde katkılı erbiyum kullanmayı neden düşündüler? Erbiyumun nadir bir toprak elementi olduğunu ve nadir toprak elementlerinin kendilerine özgü yapısal özelliklere sahip olduğunu biliyoruz. Optik cihazlarda nadir toprak elementlerinin dopingi, optik cihazların performansını artırmak için uzun süredir kullanılmaktadır, bu nedenle bu tesadüfi bir faktör değildir. Ayrıca, pompa ışık kaynağının dalga boyu neden 980nm veya 1480nm olarak seçilmiştir? Aslında, pompa ışık kaynağının dalga boyu 520nm, 650nm, 980nm ve 1480nm olabilir, ancak uygulama, 1480nm pompa ışık kaynağının dalga boyunun lazer verimliliğinin en yüksek olduğunu, ardından 980nm pompa ışık kaynağının dalga boyunun geldiğini kanıtlamıştır.
Fiziksel yapı
Erbiyum katkılı fiber amplifikatörün (EDFA Optik Amplifikatörü) temel yapısı. Giriş ucunda ve çıkış ucunda bir izolatör vardır, amaç optik sinyalin tek yönlü iletimini sağlamaktır. Pompa uyarıcısı 980nm veya 1480nm dalga boyuna sahiptir ve enerji sağlamak için kullanılır. Bağlayıcının işlevi, giriş optik sinyalini ve pompa ışığını erbiyum katkılı fibere bağlamak ve pompa ışığının enerjisini erbiyum katkılı fiberin eylemi yoluyla giriş optik sinyaline aktarmaktır, böylece giriş optik sinyalinin enerji amplifikasyonunu gerçekleştirir. Daha yüksek çıkış optik gücü ve daha düşük gürültü indeksi elde etmek için, pratikte kullanılan Erbiyum katkılı fiber amplifikatör, birbirini izole etmek için ortada izolatörler bulunan iki veya daha fazla pompa kaynağının yapısını benimser. Daha geniş ve daha düz bir kazanç eğrisi elde etmek için, bir kazanç düzleştirme filtresi eklenir.
EDFA beş ana parçadan oluşur: Erbiyum katkılı fiber (EDF), Optik kuplör (WDM), optik izolatör (ISO), Optik Filtre ve Pompalama Kaynağı. Yaygın olarak kullanılan pompa kaynakları arasında 980nm ve 1480nm bulunur ve bu iki pompa kaynağı daha yüksek pompalama verimliliğine sahiptir ve daha fazla kullanılır. 980nm pompa ışık kaynağı gürültü katsayısı daha düşüktür; 1480nm pompa ışık kaynağı daha yüksek pompalama verimliliğine sahiptir ve daha büyük çıkış gücü elde edebilir (980nm pompa ışık kaynağından yaklaşık 3dB daha yüksek).
avantaj
1. Çalışma dalga boyu, tek modlu fiberin minimum zayıflama penceresiyle tutarlıdır.
2. Yüksek kuplaj verimliliği. Fiber amplifikatör olduğu için iletim fiberiyle kuplajı kolaydır.
3. Yüksek enerji dönüşüm verimliliği. EDF'nin çekirdeği, iletim fiberinden daha küçüktür ve sinyal ışığı ve pompa ışığı EDF'de aynı anda iletilir, bu nedenle optik kapasite çok yoğunlaşır. Bu, ışık ve kazanç ortamı Er iyonu arasındaki etkileşimi çok yoğun hale getirir, uygun uzunlukta erbiyum katkılı fiber ile birleştiğinde, ışık enerjisinin dönüşüm verimliliği yüksektir.
4. Yüksek kazanç, düşük gürültü indeksi, büyük çıkış gücü, kanallar arası düşük çapraz konuşma.
5. Kararlı kazanç özellikleri: EDFA sıcaklığa duyarlı değildir ve kazanç polarizasyonla çok az ilişkilidir.
6. Kazanç özelliği sistem bit hızı ve veri formatından bağımsızdır.
eksiklik
1. Doğrusal olmayan etki: EDFA, fibere enjekte edilen optik gücü artırarak optik gücü yükseltir, ancak ne kadar büyükse o kadar iyidir. Optik güç belirli bir ölçüde artırıldığında, optik fiberin doğrusal olmayan etkisi üretilecektir. Bu nedenle, optik fiber amplifikatörleri kullanırken, tek kanallı gelen fiber optik gücünü kontrol etme değerine dikkat edilmelidir.
2. Kazanç dalga boyu aralığı sabittir: C-bant EDFA'nın çalışma dalga boyu aralığı 1530nm~1561nm'dir; L-bant EDFA'nın çalışma dalga boyu aralığı 1565nm~1625nm'dir.
3. Eşit olmayan kazanç bant genişliği: EDFA erbiyum katkılı fiber amplifikatörün kazanç bant genişliği çok geniştir, ancak EDF'nin kazanç spektrumu düz değildir. WDM sisteminde kazancı düzleştirmek için kazanç düzleştirme filtresi benimsenmelidir.
4. Işık dalgalanması sorunu: Işık yolu normal olduğunda, pompa ışığı tarafından uyarılan erbiyum iyonları sinyal ışığı tarafından taşınır ve böylece sinyal ışığının yükseltilmesi tamamlanır. Giriş ışığı kesilirse, metastabil erbiyum iyonları birikmeye devam ettiği için, sinyal ışığı girişi geri yüklendiğinde enerji sıçrar ve bu da ışık dalgalanmasına neden olur.
5. Optik dalgalanmaya çözüm, EDFA'da otomatik optik güç azaltma (APR) veya otomatik optik güç kapatma (APSD) işlevini gerçekleştirmektir, yani EDFA, giriş ışığı olmadığında gücü otomatik olarak azaltır veya otomatik olarak gücü kapatır, böylece dalgalanma olgusunun ortaya çıkması bastırılır.
Uygulama modu
1. Güçlendirici Amplifikatör, güçlendirici dalgadan sonra birden fazla dalga boyu sinyalinin gücünü artırmak ve sonra bunları iletmek için kullanılır. Güçlendirici dalgadan sonraki sinyal gücü genellikle büyük olduğundan, bir güç amplifikatörünün gürültü endeksi ve kazancı çok yüksek değildir. Nispeten büyük bir çıkış gücüne sahiptir.
2. Güç Amplifikatöründen sonra gelen Hat-amplifikatörü, genellikle nispeten küçük bir gürültü indeksi ve büyük bir çıkış optik gücü gerektiren Hat iletim kaybını periyodik olarak telafi etmek için kullanılır.
3. Ön Amplifikatör: Ayırıcıdan önce ve hat amplifikatöründen sonra, sinyali yükseltmek ve alıcının hassasiyetini artırmak için kullanılır (optik sinyal-gürültü oranının (OSNR) gereksinimleri karşılaması durumunda, daha büyük giriş gücü alıcının kendi gürültüsünü bastırabilir ve alım hassasiyetini artırabilir) ve gürültü indeksi çok küçüktür. Çıkış gücünde büyük bir gereklilik yoktur.
Gönderi zamanı: Mar-17-2025