Amplificatore del segnale piccolo drogato in band-band erbio

Principio di lavoro

La fibra drogata con erbio è il componente centrale degli amplificatori PA, che amplifica i segnali ottici drogando l'elemento terrestre rare Erbio (ER) nel nucleo della fibra. Gli ioni erbio hanno una speciale struttura a livello di energia e, quando eccitati dalla luce della pompa, passano da bassi livelli di energia a livelli di energia elevati. Quando la luce del segnale passa attraverso una fibra drogata con erbio, gli ioni erbio ad alta energia vengono stimolati a emettere fotoni con la stessa fase, la frequenza e lo stato di polarizzazione della luce del segnale, migliorando così l'intensità della luce del segnale e raggiungendo l'amplificazione.

La luce della pompa è una sorgente luminosa che fornisce energia per gli ioni Erbio, in genere utilizzando laser a semiconduttore (come laser a lunghezza d'onda da 980 nm o 1480 nm). Dopo che la luce della pompa entra nella fibra drogata con erbio, interagisce con gli ioni erbio, causando loro il passaggio a livelli elevati di energia. Questi ioni erbio ad alta energia generano fotoni identici alla luce del segnale attraverso l'emissione stimolata, ottenendo l'amplificazione della luce del segnale. Questo meccanismo di pompaggio consente agli amplificatori PA di emettere grandi segnali ottici senza convertire direttamente la luce del segnale in segnali elettrici.

Al fine di garantire la qualità del segnale amplificato, gli amplificatori PA riducono il rumore ottimizzando la struttura delle fibre drogate con erbio, selezionando lunghezze e poteri d'onda della luce della pompa appropriate e altre misure. La figura del rumore è controllata a ≤ 4,5 dB per garantire che l'amplificatore mantenga un buon rapporto segnale-rumore amplificando il segnale, migliorando così la qualità del segnale.

Scenari di applicazione

Nei sistemi di comunicazione in fibra ottica, vengono utilizzati amplificatori di piccoli segni in fibra drogati con erbio C-banda per compensare la perdita di segnali ottici nei collegamenti in fibra ottica, migliorando la distanza di trasmissione e la capacità del sistema di comunicazione. Ad esempio, nei sistemi di comunicazione dei cavi in fibra ottica sottomarina, questo amplificatore può ripristinare efficacemente la potenza attenuata del segnale ottico, garantendo la qualità e l'affidabilità della comunicazione.

Nelle reti di sensore in fibra ottica, questo amplificatore può amplificare l'uscita del segnale ottico debole dal sensore, migliorando l'accuratezza della misurazione del sensore. Ad esempio, nei sensori di temperatura in fibra ottica, può amplificare le variazioni di intensità dei segnali ottici causati da variazioni di temperatura, garantendo l'accuratezza della misurazione della temperatura.

Nei sistemi laser a fibra, gli amplificatori di segnale di fibre drogati in band Cand Cand possono essere utilizzati per aumentare la potenza delle sorgenti di semi laser, ottenendo in tal modo uscite laser a potenza più elevate, che possono essere utilizzate per applicazioni come l'elaborazione dei materiali e il trattamento del laser medico.