Принциби жана колдонулушуEDFA эрбий кошулган була күчөткүч
Негизги түзүлүшүEDFAЭрбий менен легирленген була күчөткүч, ал негизинен активдүү чөйрөдөн (ондогон метр узундуктагы легирленген кварц буласы, өзөгүнүн диаметри 3-5 микрон, легирлөө концентрациясы (25-1000)x10-6), насостук жарык булагынан (990 же 1480 нм LD), оптикалык туташтыргычтан жана оптикалык изолятордон турат. Сигнал жарыгы жана насостук жарыгы эрбий буласында бир багытта (кошумча сордуруу), карама-каршы багытта (тескери сордуруу) же эки багытта (эки багыттуу сордуруу) таралышы мүмкүн. Сигнал жарыгы жана насостук жарыгы эрбий буласына бир убакта сайылганда, эрбий иону насостук жарыгынын таасири астында жогорку энергия деңгээлине (үч деңгээлдүү система) чейин дүүлүктүрүлүп, көп өтпөй метастабилдүү деңгээлге чейин чирип кетет. Түшүп жаткан сигнал жарыгынын таасири астында ал жерге кайтып келгенде, сигнал жарыгына туура келген фотон чыгарылат, ошондуктан сигнал күчөтүлөт. Анын күчөтүлгөн стихиялуу эмиссия (ASE) спектри чоң өткөрүү жөндөмдүүлүгүнө ээ (20-40 нмге чейин) жана тиешелүүлүгүнө жараша 1530 нм жана 1550 нмге туура келген эки чокуга ээ.
Негизги артыкчылыктарыEDFA күчөткүчжогорку күчөтүү, чоң өткөрүү жөндөмдүүлүгү, жогорку чыгаруу кубаттуулугу, жогорку сордуруу натыйжалуулугу, төмөн киргизүү жоготуусу жана поляризация абалдарына сезгичтиги жок.
Эрбий менен легирленген була күчөткүчтүн иштөө принциби
Эрбий кошулган була күчөткүч (EDFA оптикалык күчөткүч） негизинен эрбий менен легирленген буладан (узундугу болжол менен 10-30 м) жана насостук жарык булагынан турат. Иштөө принциби, эрбий менен легирленген була сордурулган жарык булагынын (толкун узундугу 980 нм же 1480 нм) таасири астында стимулдаштырылган нурланууну пайда кылат жана нурланган жарык киргизүү жарык сигналынын өзгөрүшү менен өзгөрөт, бул киргизүү жарык сигналын күчөтүүгө барабар. Жыйынтыктар көрсөткөндөй, эрбий менен легирленген була күчөткүчүнүн күчөтүү коэффициенти адатта 15-40 дБ түзөт жана реле аралыгын 100 кмден ашык көбөйтүүгө болот. Ошентип, адамдар суроо бербей коё алышпайт: окумуштуулар жарык толкундарынын интенсивдүүлүгүн жогорулатуу үчүн була күчөткүчүндө легирленген эрбийди колдонууну эмне үчүн ойлоп табышкан? Эрбий сейрек кездешүүчү жер элементи экенин жана сейрек кездешүүчү жер элементтеринин өзгөчө структуралык мүнөздөмөлөрү бар экенин билебиз. Оптикалык түзмөктөрдө сейрек кездешүүчү жер элементтерин легирлөө оптикалык түзмөктөрдүн иштешин жакшыртуу үчүн көптөн бери колдонулуп келет, андыктан бул кокустук фактор эмес. Мындан тышкары, эмне үчүн насостун жарык булагынын толкун узундугу 980 нм же 1480 нм деп тандалган? Чындыгында, насостун жарык булагынын толкун узундугу 520 нм, 650 нм, 980 нм жана 1480 нм болушу мүмкүн, бирок практика көрсөткөндөй, 1480 нм насостун жарык булагынын лазердик эффективдүүлүгүнүн толкун узундугу эң жогорку, андан кийин 980 нм насостун жарык булагынын толкун узундугу келет.
Физикалык түзүлүш
Эрбий менен легирленген була күчөткүчүнүн (EDFA оптикалык күчөткүч) негизги түзүлүшү. Киргизүү жана чыгаруу учунда изолятор бар, анын максаты оптикалык сигналды бир тараптуу өткөрүү болуп саналат. Насостук козгогучтун толкун узундугу 980 нм же 1480 нм жана ал энергия менен камсыз кылуу үчүн колдонулат. Коштоочунун функциясы - кириш оптикалык сигналын жана насостук жарыгын эрбий менен легирленген булага жупташтыруу жана насостук жарыгынын энергиясын эрбий менен легирленген буланын аракети аркылуу кириш оптикалык сигналына өткөрүп берүү, ошентип кириш оптикалык сигналынын энергия күчөтүүсүн ишке ашыруу. Жогорку чыгыш оптикалык кубаттуулугун жана төмөнкү ызы-чуу индексин алуу үчүн, практикада колдонулган эрбий менен легирленген була күчөткүч бири-бирин изоляциялоо үчүн ортосунда изоляторлору бар эки же андан көп насостук булагынын түзүлүшүн кабыл алат. Кеңири жана жалпак күчөтүү ийри сызыгын алуу үчүн күчөтүү жалпактоочу чыпка кошулат.
EDFA беш негизги бөлүктөн турат: Эрбий менен легирленген була (EDF), Оптикалык туташтыргыч (WDM), Оптикалык изолятор (ISO), Оптикалык чыпка жана Насостук камсыздоо. Көп колдонулган насостук булактар 980нм жана 1480нмди камтыйт жана бул эки насостук булактын насостук эффективдүүлүгү жогору жана көбүрөөк колдонулат. 980нм насостук жарык булагынын ызы-чуу коэффициенти төмөн; 1480нм насостук жарык булагынын насостук эффективдүүлүгү жогору жана чоңураак чыгаруу кубаттуулугун ала алат (980нм насостук жарык булагынан болжол менен 3дБ жогору).
артыкчылык
1. Иштөө толкун узундугу бир режимдүү оптикалык буланын минималдуу алсыроо терезесине шайкеш келет.
2. Жогорку байланыш натыйжалуулугу. Бул була күчөткүч болгондуктан, аны берүү буласы менен туташтыруу оңой.
3. Энергияны конвертациялоонун жогорку натыйжалуулугу. EDFтин өзөгү берүү буласына караганда кичине жана сигнал жарыгы жана насостук жарыгы EDFте бир убакта берилет, ошондуктан оптикалык кубаттуулук өтө концентрацияланган. Бул жарык менен күчөтүүчү чөйрөнүн Er ионунун өз ара аракеттенүүсүн абдан толук кылат, ошондой эле эрбий менен легирленген буланын тиешелүү узундугу менен айкалышат, ошондуктан жарык энергиясын конвертациялоонун натыйжалуулугу жогору.
4. Жогорку күчөтүү, төмөн ызы-чуу индекси, чоң чыгаруу кубаттуулугу, каналдардын ортосундагы аз кайчылаш сүйлөшүүлөр.
5. Туруктуу күчөтүү мүнөздөмөлөрү: EDFA температурага сезгич эмес жана күчөтүү поляризация менен аз корреляцияга ээ.
6. Күчөтүү функциясы системанын бит ылдамдыгынан жана маалымат форматынан көз карандысыз.
кемчилик
1. Сызыктуу эмес таасир: EDFA булага сайылган оптикалык кубаттуулукту көбөйтүү менен оптикалык кубаттуулукту күчөтөт, бирок канчалык чоң болсо, ошончолук жакшы. Оптикалык кубаттуулук белгилүү бир деңгээлге чейин жогорулаганда, оптикалык буланын сызыктуу эмес таасири пайда болот. Ошондуктан, оптикалык була күчөткүчтөрүн колдонууда бир каналдуу кирүүчү була-оптикалык кубаттуулукту башкаруу маанисине көңүл буруу керек.
2. Күчөтүү толкун узундугунун диапазону туруктуу: C-диапазондогу EDFAнын жумушчу толкун узундугунун диапазону 1530nm ~ 1561nm; L-диапазондогу EDFAнын жумушчу толкун узундугунун диапазону 1565nm ~ 1625nm.
3. Бирдей эмес күчөтүү өткөрүү жөндөмдүүлүгү: EDFA эрбий менен легирленген була күчөткүчүнүн күчөтүү өткөрүү жөндөмдүүлүгү абдан кең, бирок EDFтин өзүнүн күчөтүү спектри жалпак эмес. WDM системасындагы күчөтүүнү жалпактоо үчүн күчөтүүнү жалпактоо чыпкасын колдонуу керек.
4. Жарыктын толкундануу көйгөйү: Жарыктын жолу нормалдуу болгондо, насостук жарык менен козголгон эрбий иондору сигналдык жарык менен алып кетилип, сигналдык жарыктын күчөтүлүшү аяктайт. Эгерде кирүүчү жарык кыскартылса, анткени метастабилдүү эрбий иондору топтоло берет, сигналдык жарыктын кириши калыбына келгенден кийин, энергия секирип, жарык толкундануусу пайда болот.
5. Оптикалык чыңалууга чечим EDFAда автоматтык оптикалык кубаттуулукту азайтуу (APR) же автоматтык оптикалык кубаттуулукту өчүрүү (APSD) функциясын ишке ашыруу болуп саналат, башкача айтканда, EDFA киргизүү жарыгы жок болгондо кубаттуулукту автоматтык түрдө азайтат же кубаттуулукту автоматтык түрдө өчүрөт, ошону менен чыңалуу кубулушунун пайда болушун басат.
Колдонмо режими
1. Күчөткүч күчөткүч толкундан кийинки бир нече толкун узундугундагы сигналдардын кубаттуулугун жогорулатуу жана андан кийин аларды өткөрүү үчүн колдонулат. Күчөткүч толкундан кийинки сигналдын кубаттуулугу жалпысынан чоң болгондуктан, кубаттуулук күчөткүчүнүн ызы-чуу индекси жана күчөтүү коэффициенти анчалык жогору эмес. Ал салыштырмалуу чоң чыгуу кубаттуулугуна ээ.
2. Кубаттуу күчөткүчтөн кийин линиялык күчөткүч линиялык берүү жоготууларын мезгил-мезгили менен компенсациялоо үчүн колдонулат, адатта салыштырмалуу кичинекей ызы-чуу индексин жана чоң чыгуучу оптикалык кубаттуулукту талап кылат.
3. Алдын ала күчөткүч: Бөлгүчтөн мурун жана линиялык күчөткүчтөн кийин, ал сигналды күчөтүү жана кабыл алгычтын сезгичтигин жакшыртуу үчүн колдонулат (эгерде оптикалык сигнал-ызы-чуу катышы (OSNR) талаптарга жооп берсе, чоңураак киргизүү кубаттуулугу кабыл алгычтын өзүнүн ызы-чуусун басаңдатып, кабыл алуу сезгичтигин жакшырта алат), жана ызы-чуу индекси өтө аз. Чыгуучу кубаттуулукка чоң талап жок.
Жарыяланган убактысы: 2025-жылдын 17-марты