Temel çalışma prensibi:
bu
erbiyum katkılı fiber amplifikatör (EDFA)enerji dönüşümü sağlamak için helyum iyonlarını kullanan bir ortamdır. Enerji amplifikasyon penceresi, fiberin düşük kayıp penceresi ile tutarlı olan, 1550 nm'lik bir çalışma dalga boyu penceresine ve 50 am'lik bir genişliğe sahiptir. Enerji enjeksiyon penceresi 980 nm ve 1 480 nm'dir. Genel olarak, bir erbiyum katkılı iyon lifi, bir EDFA amplifikasyon çekirdeği, yani aktif bir ortam olarak hazırlanır. Amplifikasyon sistemi lazer üç seviyeli bir sistemdir, enjekte edilen 980 nm'lik ışık enerjisi helyum iyonları tarafından yüksek enerji seviyesi 4'e emilir ve lazerin geçiş seviyesi 4n, gevşeme salınımı ile değiştirilir. enerji seviyesinin uzun ömrü, büyük miktarda birikim Büyük miktarda enerji rezerve eden ve daha sonra uyarılmış radyasyonu sinyal ışığıyla geçiren aktif parçacıklar, aynı frekansta ve aynı fazda çoğaltılmış sinyal elde eder ve geri döner. parçacıklar temel duruma. Amplifikasyon işleminde indüklenen gürültü, spontan radyasyondur (Pompanın dalga boyu ile ilgili olan Amplified Spontaneous Emission (ASE). Genel olarak, 980 nm lazer pompasının verimliliği düşüktür ve gürültü seviyesi düşüktür. 1 480 nm lazer oldukça verimli ve gürültülü iken, tasarım sürecinde, genel fiber öncesi amplifikatör EDFA 980 nm pompalama kullanır; verici uçtaki booster Booster EDFA, 980 nm ve 1 480 nm hibrit pompalama yöntemi kullanır ve optik eşitleme filtreleri için DWDM gereksinimlerine göre özel olarak tasarlanmış medya. Diyafram düz filtre.
Bir erbiyum katkılı fiber amplifikatörün (FDFA) temel yapısı:
Tipik bir EDFA, erbiyum katkılı bir fiber, bir pompa kaynağı, bir dalga boyu bölmeli çoklayıcı, bir optik izolatör ve bir optik filtreden oluşur. Erbiyum katkılı fiber amplifikasyon sağlar, pompa kaynağı yeterli pompa gücü sağlar ve dalga boyu bölmeli çoklayıcı sinyal ışığı ile pompa ışığını erbiyum katkılı fiberde birleştirir. Optik izolatör, ışık yansımalarının optik salınımlardan oluşmasını ve geri besleme ışığının sinyal lazerinin çalışma durumunda bozulmalara neden olmasını önlemek için ışığın tek yönlü iletimini sağlar. Optik filtrenin rolü, optik amplifikatördeki ASE gürültüsünü filtrelemek ve EDFA'nın sinyal-gürültü oranını iyileştirmektir. Genellikle EDFA'nın üç pompa tipi vardır: eş yönlü pompa, ters pompa ve iki yollu pompa. EDFA'nın amplifikasyonunun sabit olmasını (yani, ön yükselticinin ve hattın lineer amplifikatörü) veya çıkış gücünün sabit olmasını (yani, verici uçtaki doyurucu güç amplifikatörü) sağlamak için, tasarım gereklidir EDFA'nın giriş ve çıkış gücünün yanı sıra pompalama kaynağını izlemek için bir yardımcı devre. Çalışma durumu izlenir ve kontrol edilir. İzleme sonuçlarına göre, pompa ışık kaynağının çalışma parametreleri, EDFA'nın optimum durumda çalışmasını sağlamak için uygun şekilde ayarlanır. Ayrıca yardımcı devre bölümü, otomatik sıcaklık kontrolü ve otomatik güç kontrolü gibi koruma fonksiyonlarına yönelik devreleri de içermektedir.
Erbiyum katkılı fiber amplifikatörün (EDFA) temel performansı:
EDFA'nın temel performansı, bant genişliği ve eşitlemenin yanı sıra kazanç, çıkış gücü ve gürültüye de yansır.
1. Kazanç özellikleri Kazanç özellikleri, optik amplifikatörün çıkış gücünün giriş gücüne oranının amplifikasyon kapasitesini temsil eder. Genellikle dB cinsinden ifade edilen çeşitli faktörlerle ilişkilidir ve yaygın olarak kullanılan amplifikasyon faktörü 15 ila 40 dB'dir. Genel olarak kazanç, pompa gücü ve ayrıca erbiyum katkılı fiberin uzunluğu ile doğrudan ilişkilidir. En iyi değer deneyerek bulunabilir.
2. Çıkış Gücü Özellikleri İdeal bir lineer optik amplifikatör için, optik sinyal yükseltilebilir ve giriş optik gücüne bakılmaksızın aynı kazançta çıkış yapılabilir. Bu durumu sağlamak için, genellikle sadece küçük bir optik sinyal girildiğinde, yeterli kazançla yükseltilen optik sinyalin çıkışı, lazere enjekte edilen pompa gücünün enerji seviyesindeki parçacık sayısını azaltmak için yetersizdir. Bununla birlikte, giriş optik gücü yeterince büyük olduğunda, enjekte edilen güç, amplifikasyondan sonra çıkış gücünü telafi etmek için yetersizdir, böylece ters parçacıkların sayısı doymuş olur ve azalır ve böylece çıkış optik gücü azalır, bu da azalmayı etkiler. amplifikasyon faktörünün, yani kazanç doygunluğunun. , böylece amplifikasyon doğrusal olmayan amplifikasyon doygunluk bölgesine girer. EDFA'nın maksimum çıkış gücü genellikle 3 dB doymuş çıkış gücü olarak ifade edilir; bu, doygunluk kazancı 3 dB düştüğünde çıkış gücüne karşılık gelir ve EDFA'nın maksimum güç çıkış kapasitesini yansıtır. EDFA'nın doygunluk çıkış özellikleri, pompa gücü, erbiyum katkılı fiberin uzunluğu ve yapısı ile ilişkilidir. Pompa optik gücü ne kadar yüksek olursa, 3 dB doymuş çıkış gücü o kadar büyük olur; erbiyum katkılı fiber uzunluğu ne kadar uzun olursa, 3 dB doymuş çıkış gücü o kadar yüksek olur.
x
