Принсип ва истифодаи пурқувваткунандаи нахи EDFA-erbium

Принсип ва татбиқиEDFA пурқувваткунандаи нахи эрбиум

Сохтори асосииEDFAпурқувваткунандаи нахи эрбиум, ки асосан аз як муҳити фаъол (даҳҳо метр дарозии нахи кварси, диаметри аслӣ 3-5 микрон, консентратсияи допинг (25-1000) x10-6), манбаи нури насос (990 ё 1480nm LD), пайвасткунандаи оптикӣ ва изолятори оптикӣ иборат аст. Нури сигналӣ ва нури насос метавонанд дар як самт (ко-насос), самти муқобил (насоси баръакс) ё ҳар ду самт (насоси дуҷониба) дар нахи Эрбиум паҳн шаванд. Вақте ки нури сигналӣ ва нури насос дар як вақт ба нахи эрбиум ворид карда мешавад, иони эрбиум дар зери таъсири нури насос ба сатҳи баланди энергетикӣ (системаи сесатҳ) ҳаяҷон мекунад ва ба зудӣ ба сатҳи метастабил меафтад. Вақте ки он зери таъсири нури сигнали афтанда ба ҳолати замин бармегардад, фотони ба нури сигнал мувофиқат мекунад, то ин ки сигнал пурзӯр шавад. Спектри амплификацияшудаи эмиссияи стихиявии он (ASE) дорои маҷрои калон (то 20-40 нм) ва дорои ду қуллаи мутаносибан ба 1530 нм ва 1550 нм мебошад.

Афзалиятҳои асосиипурқувваткунандаи EDFAфоидаи баланд, маҷрои калон, қудрати баланди баромад, самаранокии баланди насос, талафоти ками воридшавӣ ва ҳассосият ба ҳолати поляризатсия мебошанд.

Принсипи кори пурқувваткунандаи нахи эрбиум

Таҷҳизоти нахи бо Erbium омехташуда（Таҷҳизоти оптикии EDFA） асосан аз нахи эрбиум (дарозиаш тақрибан 10-30м) ва манбаи нури насосӣ иборат аст. Принсипи кор аз он иборат аст, ки нахи бо эрбиум омехташуда дар зери таъсири манбаи нури насосӣ (дарозии мавҷ 980 нм ё 1480 нм) радиатсияи ҳавасмандкунанда тавлид мекунад ва нури радиатсионӣ бо тағирёбии сигнали рӯшноии даромад, ки ба пурзӯр кардани сигнали рӯшноӣ баробар аст, тағйир меёбад. Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки фоидаи пурқувваткунандаи нахи Erbium одатан 15-40 дб аст ва масофаи релеро беш аз 100 км зиёд кардан мумкин аст. Пас, одамон худдорй карда намета-вонанд, ки мепурсанд: чаро олимон барои зиёд кардани шиддати мавчхои нур истифода бурдани эрбиумро дар пурзуркунандаи нах фикр карданд? Мо медонем, ки эрбиум як унсури нодири замин аст ва унсурҳои нодири замин хусусиятҳои махсуси сохтории худро доранд. Допинги элементҳои нодири замин дар дастгоҳҳои оптикӣ муддати тӯлонӣ барои беҳтар кардани кори дастгоҳҳои оптикӣ истифода мешавад, бинобар ин, ин омили тасодуфӣ нест. Илова бар ин, чаро дарозии мавҷи манбаи нури насос дар 980 нм ё 1480 нм интихоб карда мешавад? Дар асл, дарозии мавҷи манбаи нури насос метавонад 520 нм, 650 нм, 980 нм ва 1480 нм бошад, аммо амалия исбот кардааст, ки дарозии мавҷи самаранокии лазерии манбаи нури насоси 1480 нм баландтарин аст ва пас аз он дарозии мавҷи манбаи нури насоси 980 нм мебошад.

Сохтори физикӣ

Сохтори асосии пурқувваткунандаи нахи эрбиум (Шуфти оптикии EDFA). Дар охири вуруд ва охири баромад изолятор мавҷуд аст, ки ҳадаф ин интиқоли яктарафаи сигнали оптикӣ мебошад. Барангезандаи насос дорои дарозии мавҷи 980 нм ё 1480 нм буда, барои таъмини энергия истифода мешавад. Вазифаи пайвасткунанда аз пайваст кардани сигнали оптикии воридотӣ ва нури насос ба нахи эрбиум ва интиқол додани энергияи нури насос ба сигнали оптикии вуруд тавассути амали нахи эрбиум иборат аст, то тақвияти энергияи сигнали оптикии вурудро амалӣ созад. Бо мақсади ба даст овардани қувваи баланди оптикии баромад ва индекси пасти садо, пурқувваткунандаи нахи бо Erbium истифодашаванда, ки дар амал истифода мешавад, сохтори ду ё зиёда манбаи насосро бо изоляторҳо дар мобайн барои ҷудо кардани ҳамдигар қабул мекунад. Барои ба даст овардани каҷи васеътар ва ҳамвортар, филтри ҳамворкунандаи фоида илова карда мешавад.

EDFA аз панҷ қисмати асосӣ иборат аст: нахи эрбиум (EDF), пайвасткунандаи оптикӣ (WDM), изолятори оптикӣ (ISO), филтри оптикӣ ва таъминоти насосӣ. Сарчашмаҳои насосии маъмулан истифодашаванда 980 нм ва 1480 нмро дар бар мегиранд ва ин ду манбаи насос самаранокии насоси баландтар доранд ва бештар истифода мешаванд. Коэффисиенти садои манбаи нури насоси 980nm камтар аст; Манбаи нури насоси 1480 нм дорои самаранокии баландтари насос аст ва метавонад қудрати бештари баромадро ба даст орад (тақрибан 3 дБ баландтар аз манбаи нури насоси 980 нм).

бартарй

1. Дарозии мавҷи корӣ бо ҳадди ақали равзанаи сустшавии нахи ягонаи режим мувофиқ аст.

2. Самаранокии баланди пайвастшавӣ. Азбаски он як пурқувваткунандаи нах аст, пайваст кардан бо нахи интиқол осон аст.

3. Самаранокии баланди табдили энергия. Асоси EDF аз нахи интиқол хурдтар аст ва нури сигнал ва нури насос ҳамзамон дар EDF интиқол дода мешавад, аз ин рӯ қобилияти оптикӣ хеле мутамарказ аст. Ин таъсири мутақобилаи байни рӯшноӣ ва Er ion миёнаро хеле пур мекунад ва дар якҷоягӣ бо дарозии мувофиқи нахи эрбиум, аз ин рӯ, самаранокии табдилдиҳии энергияи рӯшноӣ баланд аст.

4. Фоидаи баланд, индекси садои паст, қудрати бузурги баромад, байни каналҳо паст.

5. Хусусиятҳои фоидаи устувор: EDFA ба ҳарорат ҳассос нест ва фоида бо поляризатсия таносуби кам дорад.

6. Хусусияти фоида аз суръати битҳои система ва формати маълумот новобаста аст.

камбудй

1. Таъсири ғайрихаттӣ: EDFA қувваи оптикиро тавассути зиёд кардани қувваи оптикии ба нах воридшуда тақвият медиҳад, аммо ҳар қадар калонтар бошад, ҳамон қадар беҳтар аст. Вақте ки қувваи оптикӣ ба андозаи муайян зиёд мешавад, таъсири ғайрихаттии нахи оптикӣ ба вуҷуд меояд. Аз ин рӯ, ҳангоми истифодаи пурқувваткунандаи нахи оптикӣ, бояд ба арзиши назорати қувваи нахи оптикии як канали воридшаванда диққат дод.

2. Диапазони мавҷҳои фоида собит аст: диапазони мавҷи кории C-банд EDFA 1530nm ~ 1561nm аст; Диапазони дарозии мавҷи кории L-band EDFA 1565nm ~ 1625nm аст.

3. Баромади нобаробар: Баромади фарохмаҷрои пурқувваткунандаи нахи EDFA erbium хеле васеъ аст, аммо спектри фоидаи худи EDF ҳамвор нест. Филтри ҳамворкунандаи фоида бояд барои ҳамвор кардани фоида дар системаи WDM қабул карда шавад.

4. Мушкилоти шиддати рӯшноӣ: Вақте ки роҳи рӯшноӣ муқаррарӣ аст, ионҳои erbium, ки аз нури насос ба ҳаяҷон меоянд, аз нури сигнал дур мешаванд ва ҳамин тавр тақвияти нури сигналро анҷом медиҳанд. Агар нури воридотӣ бурида шавад, зеро ионҳои метастабил эрбиум ҷамъ шуданро идома медиҳанд, вақте ки вуруди нури сигнал барқарор мешавад, энергия ҷаҳиш мекунад, ки боиси афзоиши нур мегардад.

5. Ҳалли рафъи шиддати оптикӣ ин амалӣ кардани функсияи камшавии автоматии нерӯи оптикӣ (APR) ё худкор хомӯш кардани нерӯи оптикӣ (APSD) дар EDFA мебошад, яъне EDFA ҳангоми мавҷуд набудани нури вуруд қувваи барқро ба таври худкор коҳиш медиҳад ё ба таври худкор барқро хомӯш мекунад ва ба ин васила пайдоиши падидаи шиддатро рафъ мекунад.

Реҷаи барнома

1. Амплификатори пурқувват барои баланд бардоштани қудрати сигналҳои дарозии мавҷҳои гуногун пас аз мавҷи пурқувват ва интиқоли онҳо истифода мешавад. Азбаски қувваи сигнал пас аз мавҷи пурқувват одатан калон аст, индекси садо ва афзоиши пурқувваткунандаи барқ ​​чандон баланд нест. Иқтидори нисбатан калони баромад дорад.

2. Хатти пурқувват, пас аз пурқувваткунандаи барқ, барои давра ба давра ҷуброни талафоти интиқоли хат истифода мешавад, ки одатан шохиси садои нисбатан хурд ва қувваи бузурги оптикии баромадро талаб мекунад.

3. Пеш аз щуввазиёдкунӣ: Пеш аз тақсимкунанда ва пас аз щуввазиёдкунии хат, он барои пурзӯр кардани сигнал ва беҳтар кардани ҳассосияти қабулкунанда истифода мешавад (дар ҳолате, ки таносуби оптикии сигнал ба садо (OSNR) ба талабот мувофиқат кунад, қувваи вуруди калонтар метавонад садои худи қабулкуниро пахш кунад ва ҳассосияти қабулкуниро хеле хурдтар кунад). Дар бораи қувваи баромад талаботи калон вуҷуд надорад.