Mis on EDFA ja EYDFA?

EDFA on aktiivne optiline seade, mis võimendab nõrgad 1550 nm optilised signaalid, leppes optilise kiu südamiku haruldase muldmetalli elemendiga "erbium (ER)", kasutades erbiumiioonide stimuleeritud emissiooni toimet.

Peamised funktsioonid:Madal müra, suur võimendus, lai ribalaius

Pordid:

1. Signaali sisendport (sisse): ühendage nõrk 1550 nm signaal, mis tuleb võimendada (näiteks signaal pärast optilist kiudude ülekandekadu või nõrk signaal vastuvõtja ees). Sisendvõimsus on tavaliselt -30 kuni -10 dBm ja see peab vastama optilise kiu tüübile (nt SMF -28).

2. Signaali väljundport (Out): väljub amplifitseeritud 1550 nm signaali (järgnevaks edastamiseks või vastuvõtmiseks). Väljundvõimsus on tavaliselt vahemikus 0 kuni 20 dBm (MilliWatts tase), madala peegeldusega (signaali tagastamise häirete vältimiseks).

3. Pumba port: ühendatakse pumba laseriga, et saada erbiumiioonide ergutus energiat (südamiku energia sisendport). Peamised pumba lainepikkused: 980nm (madal müra) või 1480nm (suur võimendus); Pumba võimsus 100 ~ 500MW.

4. seireport (Mon): ekstraheeritud signaali võimsuse ja lainepikkuse stabiilsuse (operatiivseks kasutamiseks) aja jälgimine eraldab 1% ~ 5% väljundsignaalist. Väljundvõimsus on palju madalam kui põhisignaal (tavaliselt -20 ~ -10 dBm), mis ei mõjuta põhisignaali edastamist.

Tööpõhimõte:

1. pumba ergastamine (energia sissepritse) Pumba laseriga süstib 980nm/1480nm pumba valgust läbi pumbapordi ja südamiku ER³⁺ ioonid neelavad pumba energiat, üleminekul maapealsest olekust (4i₁₅/₂) kõrgele- energiat erutatud olekule (980nm pump ₂/₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂;

2. populatsiooni inversioon (amplifikatsiooni tingimus) Kõrge - energia ioonid on väga ebastabiilsed ja langevad kiiresti metastabiilsesse olekusse (4i₁₃/₂) (mitte - radiatiivsed üleminekud "(eluaegse umbes 10 msiga, võimaldades pikka - terminit); Kui metastabiilses olekus Er³⁺ ioonide arv ületab oluliselt põhiseisundi ioonide oma, toimub "elanikkonna inversioon" (optilise võimenduse põhitingimus).

3. Signaali võimendus (stimuleeritud emissioon) 1550nm signaalvalgus, mis tuleb võimendada, siseneb erbiumisse - legeeritud kiudude kaudu "sisendpordi" kaudu. Signaalivalguse footonienergia vastab suurepäraselt üleminekuenergiast metastabiilse olekust Er³⁺ ioonide põhiseisundisse, põnedes metastabiilseid ER³⁺ ioone, et kiiresti üle minna tagasi maapinnale ja vabastada uusi footonit, mis on identsed sageduse, faasi ja polarisatsiooniga signaalivalgustusega; Need uued footonid ühendavad ülijuhtivat signaalvalgusega, saavutades signaalivõimsuse "eksponentsiaalse võimenduse", mis lõppkokkuvõttes väljastatakse "väljundpordi" kaudu.

Rakendused:

1. pikk - vahemaa optiline kiudude kommunikatsioon selgroog võrk, mis toimib "liinivõimendina", mis on kasutusele võetud intercity ja transsotseeniliste optiliste kaablitega, et kompenseerida signaalide sumbumist.

2. optilise kiudude kommunikatsiooniterminali, kus vastuvõtja ots toimib eelse - võimendina nõrkade signaalide võimendamiseks, suurendades mobiilsete baasjaamade vastuvõtvat tundlikkust ja optiliste modemite.

3. CATV (kaabeltelevisiooni) süsteemides, mis võimendavad televisioonisignaale 1550 nm lainepikkuse vahemikus, et saavutada sadade kilomeetrite katvus, vältides sumbumise tõttu pildikvaliteedi halvenemist.

4. optilised kiudained, mis amplifitseerides tüve- ja temperatuuriandurite nõrgad optilised signaalid, näiteks reaalne - sildade ning nafta- ja gaasitorustike aja jälgimine, ulatudes sensori kauguse (kuni üle 100 kilomeetri).

Doping nii erbiumiioonide kui ka ytterbiumi ioonide optilise kiu südamikus, kasutades Ytterbiumi ioonide mehhanismi "efektiivselt neelates pumba valgust ja ülekandes energiat erbiumi ioonidesse," saavutab suure võimsusega optilise signaali amplifikatsiooniseadmed 1550nm lainepikkuse riba, ulatudes läbi EDFA võimsuspiirid.

Peamised funktsioonid:Võrreldes EDFA -ga on sellel suurem pumba imendumise efektiivsus, tugevam suur võimsus tolerantsus ja suurem väljundvõimsus.

Pordid:

1. signaali sisendport (sisse): ühendab 1550 nm signaali (nõrk või keskmise toitesignaal), laiema sisendvõimsusega (-20 kuni 0dBM) ja suure võimsusega tolerantsiga (väljapõlemise vältimiseks).

2. Signaali väljundport (Out): väljub suure võimsusega 1550 nm signaali (laserrakenduste jaoks või suure jõuülekande jaoks), väljundvõimsus on vahemikus 1W kuni 1 kW (vattist kuni kilovatt -tasemeni), mis nõuab suure võimsusega pistikuid (näiteks FC/APC suure võimsusega versiooni), põletuskaitse ja kerge lekke vältimisega.

3. Pumba port: pumba koguvõimsuse suurendamiseks (suure võimsusega väljundi südamik) saab süstida mitut pumpa. Peavoolu pumba lainepikkused: 808nm (madal hind) või 915 nm (kõrge efektiivsus); Ühe pumba võimsus 5 kuni 20W, mitme pumba koguvõimsus võib ulatuda üle 50W.

4. seire-/juhtimisport: ① jälgib väljundvõimsust ja temperatuuri (ülekuumenemise vältimiseks); ② Väline juhtimismoodul pumba võimsuse/võimenduse reguleerimiseks. Seireport eraldab 0,1% kuni 1% signaalist (et vältida suure väljundi mõjutamist); Juhtimisport toetab RS485/Etherneti protokolli.

Tööpõhimõte:

1. pumba ergastus (ytterbiumi ioonide eelistus) Multi - pumba laserid süstivad pumba valgust temperatuuril 808nm/915nm läbi "pumba pordi". Ytterbiumi ioonid (yb³⁺) imavad eelistatavalt energiat, minnes maapinnast (²f₇/₂) ergastatud olekusse (²f₅/₂).

2. Energiaülekanne (ytterbium Erbium) Erutatud ytterbiumi ioonid ei kiirga footoneid otseselt; Selle asemel kannavad nad tõhusalt energiat külgnevatele erbiumi ioonidele (ER³⁺) läbi "non - radiatiivse energiaülekande", võimaldades erbiumi ioonidel üleminekul maapinnast (4i₁₅/₂) metastabiilsesse olekusse (4i₁₃/₂). See etapp käsitleb erbiumiioonide madalat efektiivsust pumba valguse otsese imendumise EDFA -s ja väldib energiajäätmeid, mis on põhjustatud erbiumiioonide kõrgetest kontsentratsioonidest.

3. Signaali amplifikatsioon (erbiumi ioonide stimuleeritud emissioon), mis on kooskõlas EDFA -ga: 1550nm signaalvalgus erutab metastabiilseid erbiumi ioone üleminekuks, vabastades sageduse - sobitatud footoneid signaali amplifikatsiooni saavutamiseks. Ytterbiumi ioonide poolt üle kantud tugevama energia tõttu toetab see suuremat toitesignaali väljundit (Watt - tase / kilovatt - taset).

Rakendused:

1. kõrge - toitekiudude kommunikatsioon, mida kasutatakse "toitevõimendina" suurlinnade võrkude ja juurdepääsuvõrkude jaoks, täiustab multi - kanalisignaalide kogu väljundvõimsust, näiteks äärelinna optilistes võrkudes, mis hõlmavad enam kui 50 kilomeetrit.

2. tööstuslik - astme kiud laserid, toimides tuuma amplifikatsiooniseadmetena, väljundkilowatt - tase 1550nm laserid, mida kasutatakse metalli lõikamiseks (roostevabast terasest, alumiiniumsulamist), keevitamisel ja pinnatöötlusel (näiteks autotootmine, lennundus, kosmose).

3. meditsiiniline laserseadmed, väljastades vatti - taseme laserid, mida kasutatakse oftalmoloogiliseks kirurgiaks (näiteks katarakti töötlemine), dermatoloogilised ravimeetodid (näiteks pigmendi eemaldamine, juuste eemaldamine) - 1550nm lainepikkusel on inimkehas mõõdukas koe keha kahjustus.

4. ruumi optiline kommunikatsioon, kus EYDFA toimib satelliidi {- maapealse jaama võimsuse võimendina - maapealse laserkommunikatsiooniga, väljastades kõrged - energiasignaalid, et ületada atmosfääri kadu, näiteks laseriandmete edastamine Beidou satelliitidest.

5. teadusuuringute valdkonnas, mida kasutatakse laserspektraalseks analüüsiks, lidar (näiteks atmosfääri saasteainete seire) ja inertsiaalse sünnituse sulandumise (ICF) lasersõiduallikana.