Kanuni na matumizi ya EDFA erbium-doped fiber amplifier

Kanuni na matumizi yaEDFA erbium-doped fiber amplifier

Muundo wa msingi waEDFAamplifier ya nyuzi ya erbium-doped, ambayo inaundwa hasa na kati amilifu (dazeni ya mita za urefu wa nyuzi za quartz, kipenyo cha msingi 3-5 mikroni, ukolezi wa doping (25-1000) x10-6), chanzo cha mwanga cha pampu (990 au 1480nm LD), coupler ya macho na kitenganishi cha macho. Mwanga wa mawimbi na mwanga wa pampu unaweza kueneza katika mwelekeo ule ule (kusukuma kwa pamoja), uelekeo kinyume (kusukuma kinyume), au pande zote mbili (kusukuma kwa njia mbili) katika nyuzi za Erbium. Wakati mwanga wa ishara na mwanga wa pampu huingizwa kwenye nyuzi za erbium kwa wakati mmoja, ioni ya erbium inasisimua kwa kiwango cha juu cha nishati (mfumo wa ngazi tatu) chini ya hatua ya mwanga wa pampu, na hivi karibuni huharibika kwa kiwango cha metastable. Inaporudi kwenye hali ya chini chini ya hatua ya mwanga wa ishara ya tukio, photon inayofanana na mwanga wa ishara hutolewa, ili ishara iweze kuongezeka. Wigo wake ulioimarishwa wa utoaji wa hiari (ASE) una kipimo data kikubwa (hadi 20-40nm) na ina vilele viwili vinavyolingana na 1530nm na 1550nm mtawalia.

Faida kuu zaAmplifier ya EDFAni faida kubwa, kipimo data kikubwa, nguvu ya juu ya pato, ufanisi wa juu wa kusukuma maji, upotezaji mdogo wa uwekaji, na kutojali hali za ubaguzi.

Kanuni ya kazi ya amplifier ya nyuzi za erbium-doped

amplifier ya nyuzinyuzi ya Erbium.Amplifier ya Macho ya EDFA） inaundwa hasa na nyuzinyuzi yenye erbium-doped (takriban urefu wa 10-30m) na chanzo cha mwanga cha pampu. Kanuni ya kazi ni kwamba nyuzi za erbium-doped huzalisha mionzi iliyochochewa chini ya hatua ya chanzo cha mwanga kilichopigwa (wavelength 980nm au 1480nm), na mwanga wa mionzi hubadilika na mabadiliko ya ishara ya mwanga wa pembejeo, ambayo ni sawa na kukuza ishara ya mwanga wa pembejeo. Matokeo yanaonyesha kuwa faida ya amplifier ya nyuzi ya Erbium-doped kawaida ni 15-40db, na umbali wa relay unaweza kuongezeka kwa zaidi ya 100km. Kwa hivyo, watu hawawezi kujizuia kuuliza: kwa nini wanasayansi walifikiria kutumia erbium ya doped katika amplifier ya nyuzi ili kuongeza ukubwa wa mawimbi ya mwanga? Tunajua kwamba erbium ni kipengele cha dunia adimu, na vipengele adimu vya dunia vina sifa zao maalum za kimuundo. Doping vipengele vya dunia adimu katika vifaa vya macho vimetumika kwa muda mrefu ili kuboresha utendaji wa vifaa vya macho, kwa hiyo hii sio sababu ya ajali. Kwa kuongeza, kwa nini urefu wa chanzo cha mwanga wa pampu huchaguliwa kwa 980nm au 1480nm? Kwa kweli, urefu wa mawimbi ya chanzo cha mwanga cha pampu unaweza kuwa 520nm, 650nm, 980nm, na 1480nm, lakini mazoezi yamethibitisha kuwa urefu wa mawimbi ya 1480nm pampu ufanisi wa chanzo cha mwanga ni wa juu zaidi, ikifuatiwa na urefu wa chanzo cha mwanga wa pampu ya 980nm.

Muundo wa kimwili

Muundo wa kimsingi wa amplifier ya nyuzinyuzi zenye erbium( EDFA Optical Amplifier) Kuna kitenganishi kwenye mwisho wa pembejeo na mwisho wa pato, kusudi ni kufanya ishara ya macho upitishe njia moja. Kichochezi cha pampu kina urefu wa mawimbi ya 980nm au 1480nm na hutumiwa kutoa nishati. Kazi ya coupler ni kuunganisha mawimbi ya macho ya pembejeo na nuru ya pampu kwenye nyuzinyuzi yenye dope ya erbium, na kuhamisha nishati ya nuru ya pampu hadi kwenye mawimbi ya macho ya pembejeo kupitia utendishaji wa nyuzi za erbium-doped, ili kutambua ukuzaji wa nishati ya ishara ya macho ya pembejeo. Ili kupata pato la juu la nguvu ya macho na fahirisi ya chini ya kelele, amplifier ya nyuzi ya Erbium-doped inayotumiwa katika mazoezi inachukua muundo wa vyanzo viwili au zaidi vya pampu na vitenganishi katikati ili kutenganisha kila mmoja. Ili kupata curve pana na bapa zaidi ya kupata faida, kichujio cha kutengeneza faida kinaongezwa.

EDFA ina sehemu kuu tano: Erbium-doped fiber (EDF), Optical coupler (WDM), isolator ya macho (ISO), Kichujio cha Macho, na Ugavi wa Kusukuma. Vyanzo vya pampu vinavyotumiwa kwa kawaida ni pamoja na 980nm na 1480nm, na vyanzo hivi viwili vya pampu vina ufanisi mkubwa wa kusukuma maji na hutumiwa zaidi. 980nm pampu mwanga chanzo kelele mgawo ni chini; Chanzo cha mwanga cha pampu ya 1480nm kina ufanisi wa juu wa kusukuma na kinaweza kupata nguvu kubwa ya pato (takriban 3dB juu kuliko chanzo cha mwanga cha pampu ya 980nm).

faida

1. Urefu wa urefu wa uendeshaji unalingana na dirisha la chini la upunguzaji wa nyuzi za mode moja.

2. Ufanisi wa juu wa kuunganisha. Kwa sababu ni amplifier ya nyuzi, ni rahisi kuunganisha na nyuzi za maambukizi.

3. Ufanisi mkubwa wa ubadilishaji wa nishati. Msingi wa EDF ni mdogo kuliko ule wa nyuzi za maambukizi, na mwanga wa ishara na mwanga wa pampu hupitishwa wakati huo huo katika EDF, hivyo uwezo wa macho umejilimbikizia sana. Hii hufanya mwingiliano kati ya mwanga na ion ya kupata kati kujaa sana, pamoja na urefu ufaao wa nyuzinyuzi zenye erbium, kwa hivyo ufanisi wa ubadilishaji wa nishati ya mwanga ni wa juu.

4. Faida kubwa, ripoti ya chini ya kelele, nguvu kubwa ya pato, mazungumzo ya chini kati ya njia.

5. Sifa thabiti za faida: EDFA si nyeti kwa halijoto, na faida ina uhusiano mdogo na ubaguzi.

6. Kipengele cha faida hakitegemei kiwango cha biti ya mfumo na umbizo la data.

upungufu

1. Athari isiyo ya mstari: EDFA huongeza nguvu ya macho kwa kuongeza nguvu ya macho inayoingizwa kwenye nyuzi, lakini kubwa zaidi. Wakati nguvu ya macho imeongezeka kwa kiasi fulani, athari isiyo ya kawaida ya fiber ya macho itatolewa. Kwa hiyo, wakati wa kutumia amplifiers ya nyuzi za macho, tahadhari inapaswa kulipwa kwa thamani ya kudhibiti nguvu ya macho ya fiber moja inayoingia.

2. Masafa ya urefu wa faida yamerekebishwa: safu ya urefu wa wimbi inayofanya kazi ya C-bendi EDFA ni 1530nm~1561nm; Masafa ya urefu wa mawimbi ya L-band EDFA ni 1565nm~1625nm.

3. Bandwidth ya faida isiyo sawa: Kipimo cha data cha faida cha amplifier ya nyuzi za EDFA erbium-doped ni pana sana, lakini wigo wa faida wa EDF yenyewe si bapa. Kichujio cha kutengeneza faida lazima kichukuliwe ili kuboresha faida katika mfumo wa WDM.

4. Tatizo la kuongezeka kwa mwanga: Wakati njia ya mwanga ni ya kawaida, ioni za erbium zinazosisimua na mwanga wa pampu huchukuliwa na mwanga wa ishara, na hivyo kukamilisha upanuzi wa mwanga wa ishara. Ikiwa mwanga wa pembejeo umepunguzwa, kwa sababu ioni za erbium za metastable zinaendelea kujilimbikiza, mara tu uingizaji wa mwanga wa ishara umerejeshwa, nishati itaruka, na kusababisha kuongezeka kwa mwanga.

5. Suluhisho la kuongezeka kwa macho ni kutambua kazi ya kupunguzwa kwa nguvu ya macho ya moja kwa moja (APR) au kazi ya kuzima kiotomatiki (APSD) katika EDFA, yaani, EDFA inapunguza nguvu moja kwa moja au kuzima moja kwa moja nguvu wakati hakuna mwanga wa pembejeo, na hivyo kukandamiza tukio la jambo la kuongezeka.

Hali ya maombi

1. Amplifier ya nyongeza hutumiwa kuongeza nguvu ya ishara nyingi za urefu wa wimbi baada ya wimbi la nyongeza, na kisha kuzisambaza. Kwa kuwa nguvu ya ishara baada ya wimbi la nyongeza kwa ujumla ni kubwa, faharisi ya kelele na faida ya amplifier ya nguvu sio juu sana. Ina nguvu kubwa ya pato.

2. Line-amplifier, baada ya Amplifier nguvu, hutumiwa mara kwa mara kufidia hasara ya upitishaji wa Line, kwa ujumla inayohitaji fahirisi ndogo ya kelele na nguvu kubwa ya macho ya pato.

3. Pre-Amplifaya: Kabla ya mgawanyiko na baada ya amplifier ya mstari, hutumiwa kuimarisha ishara na kuboresha unyeti wa mpokeaji (katika kesi ambayo uwiano wa ishara-kwa-kelele ya macho (OSNR) inakidhi mahitaji, nguvu kubwa ya pembejeo inaweza kukandamiza kelele ya mpokeaji yenyewe na kuboresha unyeti wa kupokea), na ripoti ya kelele ni ndogo sana. Hakuna mahitaji makubwa juu ya nguvu ya pato.