EDFA эрбиум кошулган була күчөткүчтүн принциби жана колдонулушу

Принциби жана колдонулушуEDFA эрбиум кошулган була күчөткүч

Негизги түзүлүшүEDFAэрбиум кошулган була күчөткүч, ал негизинен активдүү чөйрөдөн (ондогон метр узундуктагы легирленген кварц буласы, ядронун диаметри 3-5 микрон, допинг концентрациясы (25-1000)x10-6), насостун жарык булагы (990 же 1480нм LD), оптикалык кошкуч жана оптикалык изолятордон турат. Сигнал жарыгы жана насостун жарыгы Эрбиум жипчесинде бир багытта (ко-помпинг), карама-каршы багытта (тескери насос) же эки багытта (эки багыттуу насос) таралышы мүмкүн. Сигнал жарыгы жана насостун жарыгы бир эле учурда эрбиум буласына сайылганда, насостун жарыгынын таасири астында эрбий иону жогорку энергия деңгээлине (үч деңгээлдүү система) козголуп, көп өтпөй метастабилдүү деңгээлге чейин чирип кетет. Ал түшкөн сигналдын жарыгынын таасири астында негизги абалга кайтып келгенде, сигналдын жарыгына туура келген фотон чыгарылып, сигнал күчөйт. Анын күчөтүлгөн стихиялык эмиссия (ASE) спектри чоң өткөрүү жөндөмдүүлүгүнө ээ (20-40нмге чейин) жана тиешелүүлүгүнө жараша 1530нм жана 1550нмге туура келген эки чокусу бар.

негизги артыкчылыктарыEDFA күчөткүчжогорку киреше, чоң өткөрүү жөндөмдүүлүгү, жогорку чыгаруу кубаттуулугу, насостун жогорку эффективдүүлүгү, аз киргизүү жоготуулары жана поляризациялык абалдарга сезгичтик.

Эрбий кошулган була күчөткүчтүн иштөө принциби

Эрбиум кошулган була күчөткүч （EDFA оптикалык күчөткүч） негизинен эрбиум кошулган буладан (узундугу 10-30 м) жана насостун жарык булагынан турат. Иштөө принциби эрбиум кошулган була насостолуучу жарык булагынын (толкун узундугу 980нм же 1480нм) таасири астында стимулданган нурланууну жаратат жана нурлануучу жарык кириш жарык сигналынын өзгөрүшү менен өзгөрөт, бул кириш жарык сигналын күчөтүүгө барабар. Натыйжалар көрсөткөндөй, Эрбиум кошулган була күчөткүчтүн пайдасы адатта 15-40дб, ал эми релелик аралыкты 100 кмден ашык көбөйтүүгө болот. Демек, адамдар мындай суроону коё албайт: эмне үчүн окумуштуулар жарык толкундарынын интенсивдүүлүгүн жогорулатуу үчүн була күчөткүчтө легирленген эрбийди колдонууну ойлошкон? Эрбиум сейрек кездешүүчү жер элементи экенин билебиз жана сейрек кездешүүчү элементтердин өзгөчө структуралык мүнөздөмөлөрү бар. Оптикалык приборлордо сейрек кездешүүчү элементтерди допинг оптикалык приборлордун иштешин жакшыртуу үчүн көптөн бери колдонулуп келген, ошондуктан бул кокусунан болгон фактор эмес. Мындан тышкары, эмне үчүн насостун жарык булагынын толкун узундугу 980нм же 1480нм боюнча тандалат? Чынында, насостун жарык булагынын толкун узундугу 520нм, 650нм, 980нм жана 1480нм болушу мүмкүн, бирок практика 1480нм насостун жарык булагынын лазер эффективдүүлүгүнүн толкун узундугу эң жогорку, андан кийин 980нм насостун жарык булагынын толкун узундугу экенин далилдеди.

Физикалык түзүлүш

Эрбиум кошулган була күчөткүчтүн негизги түзүлүшү (EDFA оптикалык күчөткүч). Киргизүү жана чыгаруу учунда изолятор бар, максаты оптикалык сигналды бир тараптуу берүү. Насос дүүлүктүргүчүнүн толкун узундугу 980нм же 1480нм жана энергия менен камсыз кылуу үчүн колдонулат. Туташтыргычтын функциясы кириш оптикалык сигналын жана насостун жарыгын эрбиум кошулган булага жупташтыруу жана насостун жарыгынын энергиясын эрбиум кошулган буланын аракети аркылуу кириш оптикалык сигналына өткөрүп берүү, ошондой эле кириш оптикалык сигналдын энергиянын күчөшүн ишке ашыруу. Жогорку оптикалык кубаттуулукту жана төмөнкү ызы-чуу индексин алуу үчүн, практикада колдонулган Erbium кошулган була күчөткүч бири-бирин изоляциялоо үчүн ортодо изоляторлору бар эки же андан көп насос булактарынын түзүлүшүн кабыл алат. Кеңири жана жалпак пайда ийри сызыгын алуу үчүн пайданы тегиздөөчү чыпка кошулат.

EDFA беш негизги бөлүктөн турат: Эрбиум кошулган була (EDF), Оптикалык бириктиргич (WDM), оптикалык изолятор (ISO), Оптикалык чыпкалоо жана Насос менен камсыздоо. Көбүнчө колдонулган насос булактарына 980нм жана 1480нм кирет жана бул эки насос булагы насостун натыйжалуулугун жогору жана көбүрөөк колдонулат. 980nm насостун жарык булагы ызы-чуу коэффициенти төмөн; 1480нм насостун жарык булагы насостун эффективдүүлүгү жогору жана чоңураак чыгаруу күчүн ала алат (980нм насостун жарык булагынан болжол менен 3дБ жогору).

артыкчылыгы

1. Иштөө толкун узундугу бир режим була минималдуу алсыратуу терезе менен шайкеш келет.

2. Кошуунун жогорку эффективдүүлүгү. Бул була күчөткүч болгондуктан, өткөргүч була менен туташтыруу оңой.

3. Энергиянын жогорку эффективдүүлүгү. EDF өзөгү өткөрүү буласынан кичине, ал эми сигнал жарыгы жана насостун жарыгы бир эле учурда EDFде өткөрүлөт, ошондуктан оптикалык кубаттуулук абдан топтолгон. Бул жарык жана пайда орто Er ионунун ортосундагы өз ара аракеттенүүнү абдан толук кылат, эрбий кошулган була тиешелүү узундугу менен бирге, ошондуктан жарык энергиясын өзгөртүү натыйжалуулугу жогору.

4. Жогорку пайда, төмөн ызы-чуу индекси, чоң чыгаруу кубаттуулугу, каналдардын ортосундагы кайчылаш аз.

5. Туруктуу пайда мүнөздөмөлөрү: EDFA температурага сезгич эмес, ал эми пайда поляризация менен аз корреляцияга ээ.

6. Пайда өзгөчөлүгү системанын бит ылдамдыгынан жана маалымат форматынан көз каранды эмес.

кемчилик

1. Сызыктуу эмес эффект: EDFA булага сайылган оптикалык күчтү көбөйтүү менен оптикалык күчтү күчөтөт, бирок канчалык чоң болсо, ошончолук жакшы. Оптикалык күч белгилүү бир деңгээлде көбөйгөндө, оптикалык буланын сызыктуу эмес эффекти пайда болот. Ошондуктан, оптикалык була күчөткүчтөрдү колдонууда, бир каналдуу келген була-оптикалык кубаттуулукту башкаруунун маанисине көңүл буруу керек.

2. пайда толкун узундугу диапазону белгиленген: C-топ EDFA жумушчу толкун узундугу диапазону 1530nm ~ 1561nm болуп саналат; L-топ EDFA жумушчу толкун узундугу диапазону 1565nm ~ 1625nm болуп саналат.

3. Бир калыпта эмес пайда өткөрүү жөндөмдүүлүгү: EDFA эрбиум кошулган була күчөткүчүнүн жогорулатуу өткөрүү жөндөмдүүлүгү абдан кенен, бирок EDFтин өздөштүрүү спектри жалпак эмес. WDM системасындагы пайданы тегиздөө үчүн пайданы түздөө чыпкасы кабыл алынышы керек.

4. Жарык толкунунун көйгөйү: жарык жолу нормалдуу болгондо, насостун жарыгы менен дүүлүктүргөн эрбиум иондору сигналдын жарыгы менен алынып, сигнал жарыктын күчөтүлүшү аяктайт. Эгерде киргизүү жарыгы кыскартылса, анткени метастабилдүү эрбиум иондору топтоло берет, сигнал жарык киргизүү калыбына келтирилгенден кийин, энергия секирип, жарыктын көтөрүлүшүнө алып келет.

5. Оптикалык толкундун чечими EDFAдагы автоматтык оптикалык кубаттуулукту азайтуу (APR) же автоматтык оптикалык өчүрүү (APSD) функциясын ишке ашыруу болуп саналат, башкача айтканда, EDFA электр энергиясын автоматтык түрдө азайтат же эч кандай жарык жок болгондо электр энергиясын автоматтык түрдө өчүрөт, ошону менен көтөрүлүү феноменинин пайда болушун басат.

Колдонмо режими

1. Күчөтүүчү күчөткүч күчөтүүчү толкундан кийин бир нече толкун узундуктагы сигналдардын күчүн жогорулатуу үчүн колдонулат, андан кийин аларды өткөрүү. Көбөйтүүчү толкундан кийинки сигналдын күчү жалпысынан чоң болгондуктан, күч күчөткүчтүн ызы-чуу индекси жана кирешеси өтө жогору эмес. Салыштырмалуу чоң өндүрүш кубаттуулугуна ээ.

2. Line-күчөткүч, күч күчөткүчтөн кийин, Линдик өткөргүч жоготууларды мезгил-мезгили менен компенсациялоо үчүн колдонулат, жалпысынан салыштырмалуу аз ызы-чуу индексин жана чоң чыгуу оптикалык күчүн талап кылат.

3. Алдын ала күчөткүч: Бөлгүчкө чейин жана линия күчөткүчтөн кийин, ал сигналды күчөтүү жана кабылдагычтын сезгичтигин жакшыртуу үчүн колдонулат (оптикалык сигналдын ызы-чуу катышы (OSNR) талаптарга жооп берген учурда, чоңураак кириш кубаттуулугу кабылдагычтын ызы-чуусун баса алат жана кабыл алуунун сезгичтигин жакшыртат). чыгаруу кубаттуулугу боюнча эч кандай чоң талап жок.