Penguat serat doping Erbium (EDFA)

Prinsip kerja dasar:
Itupenguat serat erbium-doped (EDFA)adalah media yang menggunakan ion helium untuk mencapai konversi energi. Jendela amplifikasi energi memiliki jendela panjang gelombang operasi 1 550 nm dan lebar 50 am, yang konsisten dengan jendela kehilangan serat yang rendah. Jendela injeksi energi adalah 980 nm dan 1 480 nm. Umumnya, serat ion yang didoping erbium disiapkan sebagai inti amplifikasi EDFA, yaitu media aktif. Sistem amplifikasi adalah sistem tiga tingkat laser, energi cahaya yang disuntikkan 980 nm diserap oleh ion helium ke tingkat energi tinggi 4", dan tingkat transisi 4n dari laser ditransisikan oleh osilasi relaksasi. Karena umur panjang dari tingkat energi, sejumlah besar akumulasi Partikel yang diaktifkan, yang menyimpan sejumlah besar energi, dan kemudian melewatkan radiasi terstimulasi dengan cahaya sinyal, memperoleh sinyal berlipat ganda dari frekuensi yang sama dan fase yang sama, dan mengembalikan partikel ke keadaan dasar. Kebisingan yang diinduksi dalam proses amplifikasi adalah radiasi spontan (Amplified Spontaneous Emission (ASE), yang terkait dengan panjang gelombang pompa. Secara umum, pompa laser 980 nm memiliki efisiensi rendah dan kebisingan rendah , sedangkan laser 1 480 nm sangat efisien dan berisik. Dalam proses desain, EDFA penguat pra-serat umum menggunakan pemompaan 980 nm; penguat Booster EDFA di ujung transmisi menggunakan metode pemompaan hibrida 980 nm dan 1 480 nm , dan media yang dirancang khusus sesuai dengan persyaratan DWDM untuk filter pemerataan optik. Filter datar diafragma.
Struktur dasar penguat serat doping erbium (FDFA):
EDFA tipikal terdiri dari serat yang didoping erbium, sumber pompa, multiplekser pembagian panjang gelombang, isolator optik, dan filter optik. Serat yang didoping erbium menyediakan amplifikasi, sumber pompa menyediakan daya pompa yang cukup, dan multiplekser pembagian panjang gelombang menggabungkan lampu sinyal dan lampu pompa ke dalam serat yang didoping erbium. Isolator optik memastikan transmisi cahaya satu arah untuk mencegah pantulan cahaya membentuk osilasi optik dan cahaya umpan balik menyebabkan gangguan pada keadaan operasional laser sinyal. Peran filter optik adalah untuk menyaring derau ASE di penguat optik dan meningkatkan rasio signal-to-noise dari EDFA. Biasanya EDFA memiliki tiga jenis pompa: co-directional pump, reverse pump dan two-way pump. Untuk memastikan bahwa amplifikasi EDFA konstan (yaitu, penguat linier dari preamplifier dan saluran) atau daya keluaran konstan (yaitu, penguat daya saturasi pada ujung transmisi), perlu dirancang sirkuit tambahan untuk memantau daya input dan output EDFA, serta sumber pemompaan. Status pekerjaan dipantau dan dikendalikan. Menurut hasil pemantauan, parameter kerja sumber cahaya pompa disesuaikan dengan tepat agar EDFA bekerja pada kondisi optimal. Selain itu, bagian sirkuit bantu juga mencakup sirkuit untuk fungsi proteksi seperti kontrol suhu otomatis dan kontrol daya otomatis.
Kinerja dasar penguat serat doping erbium (EDFA):
Performa dasar EDFA tercermin dalam penguatan, daya output, dan noise, serta bandwidth dan pemerataan.
1. Karakteristik penguatan Karakteristik penguatan mewakili kemampuan amplifikasi dari rasio daya output penguat optik terhadap daya input. Ini terkait dengan berbagai faktor, umumnya dinyatakan dalam dB, dan faktor amplifikasi yang umum digunakan adalah 15 hingga 40 dB. Secara umum, gain berhubungan langsung dengan daya pompa dan juga dengan panjang serat yang didoping erbium. Nilai terbaik dapat ditemukan dengan eksperimen.
2. Karakteristik Daya Keluaran Untuk penguat optik linier yang ideal, sinyal optik dapat diperkuat dan dihasilkan pada penguatan yang sama terlepas dari daya optik masukan. Untuk memastikan kondisi ini, umumnya hanya ketika sinyal optik kecil dimasukkan, output dari sinyal optik yang diperkuat dengan penguatan yang cukup tidak cukup untuk mengurangi jumlah partikel tingkat energi dari daya pompa yang disuntikkan ke dalam laser. Namun, ketika daya optik masukan cukup besar, daya yang disuntikkan tidak cukup untuk mengkompensasi daya keluaran setelah amplifikasi, sehingga jumlah partikel terbalik jenuh dan berkurang, sehingga daya optik keluaran berkurang, yang mempengaruhi penurunan. faktor amplifikasi, yaitu gain saturasi. , sehingga amplifikasi memasuki wilayah saturasi amplifikasi nonlinier. Daya keluaran maksimum EDFA biasanya dinyatakan sebagai daya keluaran jenuh 3 dB, yang sesuai dengan daya keluaran saat penguatan saturasi turun sebesar 3 dB, mencerminkan kemampuan keluaran daya maksimum EDFA. Karakteristik keluaran saturasi EDFA terkait dengan daya pompa, panjang serat yang didoping erbium, dan struktur. Semakin tinggi daya optik pompa, semakin besar daya output jenuh 3 dB; semakin panjang panjang serat yang didoping erbium, semakin besar daya output jenuh 3 dB.
x