C-bant Erbium katkılı fiber küçük sinyal amplifikatörü

Çalışma prensibi

Erbium katkılı fiber, nadir toprak elemanı Erbium'u (ER) fiber çekirdeğe katlayarak optik sinyalleri yükselten PA amplifikatörlerinin temel bileşenidir. Erbium iyonları özel bir enerji seviyesi yapısına sahiptir ve pompa ışığı ile heyecanlandığında düşük enerji seviyelerinden yüksek enerji seviyelerine geçerler. Sinyal ışığı erbium katkılı bir fiberden geçtiğinde, yüksek enerjili erbium iyonları, sinyal ışığı ile aynı faz, frekans ve polarizasyon durumuna sahip foton yaymak için uyarılır, böylece sinyal ışığının yoğunluğunu arttırır ve amplifikasyon elde eder.

Pompa ışığı, tipik olarak yarı iletken lazerler (980nm veya 1480nm dalga boyu lazerler gibi) kullanılarak erbium iyonları için enerji sağlayan bir ışık kaynağıdır. Pompa ışığı erbium katkılı fibere girdikten sonra, erbium iyonları ile etkileşime girerek yüksek enerji seviyelerine geçmesine neden olur. Bu yüksek enerjili erbium iyonları, uyarılmış emisyon yoluyla sinyal ışığına özdeş fotonlar üreterek sinyal ışığının amplifikasyonunu sağlar. Bu pompalama mekanizması, PA amplifikatörlerinin sinyal ışığını doğrudan elektrik sinyallerine dönüştürmeden büyük optik sinyaller yaymasını sağlar.

Amplifiye edilmiş sinyalin kalitesini sağlamak için PA amplifikatörleri, erbium katkılı liflerin yapısını optimize ederek, uygun pompa ışık dalga boylarını ve güçlerini ve diğer önlemleri seçerek gürültüyü azaltır. Gürültü şekli, amplifikatörün sinyali yükseltirken iyi bir sinyal-gürültü oranını korumasını sağlamak için ≤ 4.5dB olarak kontrol edilir, böylece sinyal kalitesini iyileştirir.

Uygulama senaryoları

Fiber optik iletişim sistemlerinde, c-bandı erbium katkılı fiber küçük sinyal amplifikatörleri, fiber optik bağlantılarda optik sinyallerin kaybını telafi etmek için iletişim sisteminin iletim mesafesini ve kapasitesini iyileştirir. Örneğin, denizaltı fiber optik kablo iletişim sistemlerinde, bu amplifikatör zayıflatılmış optik sinyal mukavemetini etkili bir şekilde geri yükleyerek iletişimin kalitesini ve güvenilirliğini sağlayabilir.

Fiber optik sensör ağlarında, bu amplifikatör sensör tarafından zayıf optik sinyal çıkışını yükselterek sensörün ölçüm doğruluğunu artırabilir. Örneğin, fiber optik sıcaklık sensörlerinde, sıcaklık değişimlerinin neden olduğu optik sinyallerin yoğunluk değişikliklerini artırarak sıcaklık ölçümünün doğruluğunu sağlayabilir.

Fiber lazer sistemlerinde, lazer tohum kaynaklarının gücünü arttırmak için C-bandı erbium katkılı fiber küçük sinyal amplifikatörleri kullanılabilir, böylece malzeme işleme ve tıbbi lazer tedavisi gibi uygulamalar için kullanılabilen daha yüksek güç lazer çıkışları elde edilebilir.