Grunnleggende arbeidsprinsipp:
De
erbium-dopet fiberforsterker (EDFA)er et medium som bruker heliumioner for å oppnå energiomdannelse. Energiforsterkningsvinduet har et driftsbølgelengdevindu på 1 550 nm og en bredde på 50 am, som er i samsvar med fiberens lave tapsvindu. Energiinjeksjonsvinduet er 980 nm og 1 480 nm. Generelt fremstilles en erbium-dopet ionefiber som en EDFA-amplifikasjonskjerne, det vil si et aktivt medium. Amplifikasjonssystemet er et laser-tre-nivå system, den injiserte lysenergien på 980 nm absorberes av heliumionene til det høye energinivået 4", og overgangsnivået 4n til laseren overføres av relaksasjonssvingningen. Pga. lang levetid for energinivået, en stor mengde akkumulering De aktiverte partiklene, som reserverer en stor mengde energi, og deretter passerer den stimulerte strålingen med signallyset, oppnår multiplisert signal med samme frekvens og samme fase, og returnerer partikler til grunntilstanden. Den induserte støyen i forsterkningsprosessen er spontan stråling ( Amplified Spontaneous Emission (ASE), som er relatert til pumpens bølgelengde. Generelt er 980 nm laserpumpen lav i effektivitet og lav i støy , mens 1 480 nm laseren er svært effektiv og støyende. I designprosessen bruker den generelle pre-fiberforsterkeren EDFA 980 nm pumping; booster Booster EDFA i sendeenden bruker en hybrid pumpemetode på 980 nm og 1 480 nm , og spesialdesignede medier i henhold til DWDM-krav for optiske utjevningsfiltre. Membran flatt filter.
Den grunnleggende strukturen til en erbiumdopet fiberforsterker (FDFA):
En typisk EDFA består av en erbium-dopet fiber, en pumpekilde, en bølgelengdedelingsmultiplekser, en optisk isolator og et optisk filter. Den erbiumdopede fiberen gir forsterkning, pumpekilden gir tilstrekkelig pumpekraft, og bølgelengdedelingsmultiplekseren kombinerer signallyset og pumpelyset til den erbiumdopede fiberen. Den optiske isolatoren sikrer enveis overføring av lys for å forhindre at lysrefleksjoner danner optiske svingninger og tilbakemeldingslys forårsaker forstyrrelser i driftstilstanden til signallaseren. Rollen til det optiske filteret er å filtrere ut ASE-støyen i den optiske forsterkeren og forbedre signal-til-støy-forholdet til EDFA. Vanligvis har EDFA tre pumpetyper: co-directional pumpe, revers pumpe og to-veis pumpe. For å sikre at EDFAs forsterkning er konstant (dvs. den lineære forsterkeren til forforsterkeren og linjen) eller utgangseffekten er konstant (dvs. den mettende effektforsterkeren ved sendeenden), er det nødvendig å designe en hjelpekrets for å overvåke inngangs- og utgangseffekten til EDFA, samt pumpekilden. Arbeidsstatus overvåkes og kontrolleres. I henhold til overvåkingsresultatene er arbeidsparametrene til pumpelyskilden riktig justert for å få EDFA til å fungere i optimal tilstand. I tillegg inkluderer hjelpekretsdelen også kretser for beskyttelsesfunksjoner som automatisk temperaturkontroll og automatisk effektkontroll.
Grunnleggende ytelse for erbiumdopet fiberforsterker (EDFA):
Den grunnleggende ytelsen til EDFA gjenspeiles i forsterkning, utgangseffekt og støy, samt båndbredde og utjevning.
1. Forsterkningskarakteristikk Forsterkningskarakteristikkene representerer forsterkningsevnen til forholdet mellom utgangseffekten til den optiske forsterkeren og inngangseffekten. Det er relatert til ulike faktorer, vanligvis uttrykt i dB, og den vanligste forsterkningsfaktoren er 15 til 40 dB. Generelt er gevinsten direkte relatert til pumpekraften og også til lengden på den erbium-dopete fiberen. Den beste verdien kan bli funnet ved å eksperimentere.
2. Utgangseffektkarakteristikk For en ideell lineær optisk forsterker kan det optiske signalet forsterkes og sendes ut med samme forsterkning uavhengig av den optiske inngangseffekten. For å sikre denne tilstanden, vanligvis bare når et lite optisk signal kommer inn, er utgangen av det optiske signalet forsterket med tilstrekkelig forsterkning utilstrekkelig til å redusere antallet partikler av energinivået til pumpekraften som injiseres i laseren. Men når den optiske inngangseffekten er tilstrekkelig stor, er den injiserte effekten utilstrekkelig til å kompensere for utgangseffekten etter forsterkning, slik at antallet inverterte partikler mettes og reduseres, og dermed reduseres den optiske utgangseffekten, noe som påvirker reduksjonen av forsterkningsfaktoren, det vil si forsterkningsmetningen. , slik at amplifikasjonen går inn i det ikke-lineære amplifikasjonsmetningsområdet. Den maksimale utgangseffekten til EDFA uttrykkes vanligvis som 3 dB mettet utgangseffekt, som tilsvarer utgangseffekten når metningsforsterkningen faller med 3 dB, noe som gjenspeiler den maksimale utgangseffekten til EDFA. Metningsutgangsegenskapene til EDFA er relatert til pumpekraften, lengden på den erbiumdopede fiberen og strukturen. Jo høyere pumpens optiske effekt, desto større er 3 dB mettet utgangseffekt; jo lengre erbium-dopet fiberlengde, desto større er 3 dB mettet utgangseffekt.
x
