Prinsipi va qo'llanilishiEDFA erbium bilan qoplangan tolali kuchaytirgich
Asosiy tuzilishiEDFAasosan faol muhitdan (o'nlab metr uzunlikdagi legirlangan kvarts tolasi, yadro diametri 3-5 mikron, legirlash konsentratsiyasi (25-1000)x10-6), nasos yorug'lik manbasidan (990 yoki 1480nm LD), optik ulagich va optik izolyatordan iborat erbiy bilan legirlangan tola kuchaytirgichi. Signal nuri va nasos nuri Erbiy tolasida bir yo'nalishda (birgalikda pompalash), qarama-qarshi yo'nalishda (teskari pompalash) yoki ikkala yo'nalishda (ikki tomonlama pompalash) tarqalishi mumkin. Signal nuri va nasos nuri erbiy tolasiga bir vaqtning o'zida yuborilganda, erbiy ioni nasos nuri ta'sirida yuqori energiya darajasiga (uch darajali tizim) qo'zg'aladi va tez orada metastabil darajaga parchalanadi. Tushgan signal nuri ta'sirida u yer holatiga qaytganda, signal nuriga mos keladigan foton chiqariladi, shunda signal kuchaytiriladi. Uning kuchaytirilgan spontan emissiya (ASE) spektri katta o'tkazish qobiliyatiga ega (20-40 nm gacha) va mos ravishda 1530 nm va 1550 nm ga mos keladigan ikkita cho'qqiga ega.
Asosiy afzalliklariEDFA kuchaytirgichiyuqori daromad, katta o'tkazish qobiliyati, yuqori chiqish quvvati, yuqori nasos samaradorligi, past qo'shish yo'qotilishi va qutblanish holatlariga befarqlikdir.
Erbiy bilan qoplangan tolali kuchaytirgichning ishlash printsipi
Erbiy bilan qoplangan tolali kuchaytirgich (EDFA optik kuchaytirgichi） asosan erbiy bilan lehimlangan tola (taxminan 10-30 m uzunlikda) va nasosli yorug'lik manbasidan iborat. Ish printsipi shundaki, erbiy bilan lehimlangan tola pompalanadigan yorug'lik manbai (to'lqin uzunligi 980 nm yoki 1480 nm) ta'sirida stimulyatsiya qilingan nurlanishni hosil qiladi va nurlanish kirish yorug'lik signalining o'zgarishi bilan o'zgaradi, bu kirish yorug'lik signalini kuchaytirishga teng. Natijalar shuni ko'rsatadiki, Erbiy bilan lehimlangan tola kuchaytirgichining kuchaytirish koeffitsienti odatda 15-40 db ni tashkil qiladi va o'rni masofasini 100 km dan ortiqqa oshirish mumkin. Shunday qilib, odamlar savol bermasdan iloji yo'q: nega olimlar yorug'lik to'lqinlarining intensivligini oshirish uchun tola kuchaytirgichida lehimlangan erbiydan foydalanishni o'ylashdi? Biz bilamizki, erbiy noyob yer elementi va noyob yer elementlari o'ziga xos strukturaviy xususiyatlarga ega. Optik qurilmalarda noyob yer elementlarini lehimlash uzoq vaqtdan beri optik qurilmalarning ish faoliyatini yaxshilash uchun ishlatilgan, shuning uchun bu tasodifiy omil emas. Bundan tashqari, nima uchun nasos yorug'lik manbasining to'lqin uzunligi 980 nm yoki 1480 nm da tanlangan? Aslida, nasos yorug'lik manbasining to'lqin uzunligi 520 nm, 650 nm, 980 nm va 1480 nm bo'lishi mumkin, ammo amaliyot shuni isbotladiki, 1480 nm nasos yorug'lik manbai lazerining to'lqin uzunligi eng yuqori, undan keyin 980 nm nasos yorug'lik manbasining to'lqin uzunligi.
Jismoniy tuzilish
Erbiy bilan qo'shilgan tolali kuchaytirgichning asosiy tuzilishi (EDFA optik kuchaytirgichi). Kirish va chiqish uchida izolyator mavjud, uning maqsadi optik signalni bir tomonlama uzatishdir. Nasos qo'zg'atuvchisi 980nm yoki 1480nm to'lqin uzunligiga ega va energiya bilan ta'minlash uchun ishlatiladi. Ulagichning vazifasi kirish optik signalini va nasos nurini erbiy bilan qo'shilgan tolaga ulash va nasos nurining energiyasini erbiy bilan qo'shilgan tolaning ta'siri orqali kirish optik signaliga o'tkazish, shu bilan kirish optik signalining energiya kuchaytirilishini amalga oshirishdir. Yuqori chiqish optik quvvatini va past shovqin indeksini olish uchun amalda qo'llaniladigan Erbiy bilan qo'shilgan tolali kuchaytirgich bir-birini izolyatsiya qilish uchun o'rtada izolyatorlar bo'lgan ikki yoki undan ortiq nasos manbalarining tuzilishini qo'llaydi. Kengroq va tekisroq kuchaytirish egri chizig'ini olish uchun kuchaytirishni tekislovchi filtr qo'shiladi.
EDFA beshta asosiy qismdan iborat: Erbiy bilan qo'shilgan tola (EDF), Optik ulagich (WDM), optik izolyator (ISO), Optik filtr va Nasos manbai. Keng tarqalgan nasos manbalari 980nm va 1480nm ni o'z ichiga oladi va bu ikkita nasos manbai yuqori nasos samaradorligiga ega va ko'proq ishlatiladi. 980nm nasos yorug'lik manbasining shovqin koeffitsienti pastroq; 1480nm nasos yorug'lik manbai yuqori nasos samaradorligiga ega va katta chiqish quvvatini olishi mumkin (980nm nasos yorug'lik manbasidan taxminan 3dB yuqori).
afzallik
1. Ishlaydigan to'lqin uzunligi bitta rejimli optik tolaning minimal susayish oynasiga mos keladi.
2. Yuqori ulanish samaradorligi. Bu optik tolali kuchaytirgich bo'lgani uchun uzatish optik tolasi bilan ulanish oson.
3. Yuqori energiya konvertatsiya qilish samaradorligi. EDF yadrosi uzatish tolasidan kichikroq va signal nuri va nasos nuri EDFda bir vaqtning o'zida uzatiladi, shuning uchun optik sig'im juda zich joylashgan. Bu yorug'lik va kuchaytiruvchi muhit Er ioni o'rtasidagi o'zaro ta'sirni juda to'liq qiladi, bu esa erbiy bilan qo'shilgan tolaning tegishli uzunligi bilan birlashadi, shuning uchun yorug'lik energiyasini konvertatsiya qilish samaradorligi yuqori.
4. Yuqori daromad, past shovqin indeksi, katta chiqish quvvati, kanallar orasidagi past o'zaro ta'sir.
5. Barqaror kuchaytirish xususiyatlari: EDFA haroratga sezgir emas va kuchaytirish qutblanish bilan juda kam bog'liqlikka ega.
6. Kuchaytirish xususiyati tizim bit tezligi va ma'lumotlar formatidan mustaqil.
kamchilik
1. Nochiziqli effekt: EDFA optik tolaga yuborilgan optik quvvatni oshirish orqali optik quvvatni kuchaytiradi, lekin qanchalik katta bo'lsa, shuncha yaxshi. Optik quvvat ma'lum darajada oshirilganda, optik tolaning nochiziqli effekti hosil bo'ladi. Shuning uchun, optik tola kuchaytirgichlaridan foydalanganda, bitta kanalli kirish optik tolasi quvvatini boshqarish qiymatiga e'tibor qaratish kerak.
2. Kuchaytirish to'lqin uzunligi diapazoni o'zgarmas: C-diapazonli EDFA ning ishchi to'lqin uzunligi diapazoni 1530nm ~ 1561nm; L-diapazonli EDFA ning ishchi to'lqin uzunligi diapazoni 1565nm ~ 1625nm.
3. Noto'g'ri kuchaytirish o'tkazish qobiliyati: EDFA erbium bilan qo'shilgan tolali kuchaytirgichning kuchaytirish o'tkazish qobiliyati juda keng, ammo EDFning kuchaytirish spektri tekis emas. WDM tizimidagi kuchaytirishni tekislash uchun kuchaytirishni tekislash filtridan foydalanish kerak.
4. Yorug'likning kuchayishi muammosi: Yorug'lik yo'li normal bo'lganda, nasos chiroqi tomonidan qo'zg'atilgan erbiy ionlari signal chiroqi tomonidan olib ketiladi va shu bilan signal chiroqining kuchayishi yakunlanadi. Agar kirish chiroqi qisqartirilsa, metastabil erbiy ionlari to'planishda davom etsa, signal chiroqining kirishi tiklangandan so'ng, energiya sakrab chiqadi va natijada yorug'lik kuchayadi.
5. Optik kuchlanishning yechimi EDFA da avtomatik optik quvvatni kamaytirish (APR) yoki avtomatik optik quvvatni o'chirish (APSD) funktsiyasini amalga oshirishdir, ya'ni EDFA kirish chiroqi bo'lmaganda quvvatni avtomatik ravishda kamaytiradi yoki avtomatik ravishda o'chiradi va shu bilan kuchlanish hodisasining paydo bo'lishini bostiradi.
Ilova rejimi
1. Kuchaytirgich kuchaytirgichi kuchaytiruvchi to'lqindan keyin bir nechta to'lqin uzunligi signallarining kuchini oshirish va keyin ularni uzatish uchun ishlatiladi. Kuchaytiruvchi to'lqindan keyingi signal kuchi odatda katta bo'lgani uchun, quvvat kuchaytirgichining shovqin indeksi va kuchaytirish koeffitsienti juda yuqori emas. Nisbatan katta chiqish quvvatiga ega.
2. Quvvat kuchaytirgichidan keyin chiziqli kuchaytirgich vaqti-vaqti bilan chiziqli uzatish yo'qotishlarini qoplash uchun ishlatiladi, odatda nisbatan kichik shovqin indeksi va katta chiqish optik quvvatini talab qiladi.
3. Oldindan kuchaytirgich: Splitterdan oldin va keyin chiziqli kuchaytirgich signalni kuchaytirish va qabul qilgichning sezgirligini oshirish uchun ishlatiladi (agar optik signal-shovqin nisbati (OSNR) talablarga javob bersa, katta kirish quvvati qabul qilgichning o'zi shovqinini bostirishi va qabul qilish sezgirligini yaxshilashi mumkin) va shovqin indeksi juda kichik. Chiqish quvvatiga katta talab yo'q.
Nashr vaqti: 2025-yil 17-mart