Principio di funzionamento di base:
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amplificatore in fibra drogata con erbio (EDFA)è un mezzo che utilizza ioni di elio per ottenere la conversione di energia. La finestra di amplificazione dell'energia ha una finestra di lunghezza d'onda operativa di 1 550 nm e una larghezza di 50 am, che è coerente con la finestra a bassa perdita della fibra. La finestra di iniezione di energia è di 980 nm e 1 480 nm. Generalmente, una fibra ionica drogata con erbio viene preparata come nucleo di amplificazione EDFA, cioè un mezzo attivo. Il sistema di amplificazione è un sistema laser a tre livelli, l'energia luminosa iniettata di 980 nm viene assorbita dagli ioni di elio al livello di alta energia 4", e il livello di transizione 4n del laser viene trasferito dall'oscillazione di rilassamento. A causa del lunga durata del livello energetico, grande quantità di accumulo Le particelle attivate, che riservano una grande quantità di energia, e quindi passano la radiazione stimolata con la luce del segnale, ottengono un segnale moltiplicato della stessa frequenza e della stessa fase, e restituiscono il particelle allo stato fondamentale.Il rumore indotto nel processo di amplificazione è la radiazione spontanea (Amplified Spontaneous Emission (ASE), che è correlata alla lunghezza d'onda della pompa. In generale, la pompa laser a 980 nm è a bassa efficienza e a basso rumore , mentre il laser da 1 480 nm è altamente efficiente e rumoroso.Nel processo di progettazione, l'amplificatore pre-fibra EDFA generale utilizza il pompaggio a 980 nm; il booster Booster EDFA all'estremità di trasmissione utilizza un metodo di pompaggio ibrido di 980 nm e 1 480 nm e supporti appositamente progettati secondo i requisiti DWDM per i filtri di equalizzazione ottica. Filtro piatto a membrana.
La struttura di base di un amplificatore in fibra drogata con erbio (FDFA):
Un tipico EDFA è costituito da una fibra drogata con erbio, una sorgente di pompaggio, un multiplexer a divisione di lunghezza d'onda, un isolatore ottico e un filtro ottico. La fibra drogata con erbio fornisce l'amplificazione, la sorgente della pompa fornisce una potenza della pompa sufficiente e il multiplexer a divisione di lunghezza d'onda combina la luce del segnale e la luce della pompa nella fibra drogata con erbio. L'isolatore ottico garantisce la trasmissione unidirezionale della luce per evitare che i riflessi di luce formino oscillazioni ottiche e la luce di retroazione provochi disturbi nello stato operativo del segnale laser. Il ruolo del filtro ottico è filtrare il rumore ASE nell'amplificatore ottico e migliorare il rapporto segnale/rumore dell'EDFA. Di solito EDFA ha tre tipi di pompa: pompa codirezionale, pompa inversa e pompa a due vie. Per garantire che l'amplificazione dell'EDFA sia costante (ovvero l'amplificatore lineare del preamplificatore e la linea) o la potenza di uscita sia costante (ovvero l'amplificatore di potenza di saturazione all'estremità trasmittente), è necessario progettare un circuito ausiliario per monitorare la potenza in ingresso e in uscita dell'EDFA, nonché la sorgente di pompaggio. Lo stato del lavoro è monitorato e controllato. In base ai risultati del monitoraggio, i parametri di funzionamento della sorgente luminosa della pompa vengono opportunamente regolati per far funzionare l'EDFA allo stato ottimale. Inoltre, la sezione dei circuiti ausiliari comprende anche circuiti per funzioni di protezione come il controllo automatico della temperatura e il controllo automatico della potenza.
Prestazioni di base dell'amplificatore in fibra drogata con erbio (EDFA):
Le prestazioni di base dell'EDFA si riflettono nel guadagno, nella potenza di uscita e nel rumore, nonché nella larghezza di banda e nell'equalizzazione.
1. Caratteristiche del guadagno Le caratteristiche del guadagno rappresentano la capacità di amplificazione del rapporto tra la potenza di uscita dell'amplificatore ottico e la potenza di ingresso. È correlato a vari fattori, generalmente espressi in dB, e il fattore di amplificazione comunemente utilizzato è compreso tra 15 e 40 dB. In generale, il guadagno è direttamente correlato alla potenza della pompa e anche alla lunghezza della fibra drogata con erbio. Il valore migliore può essere trovato sperimentalmente.
2. Caratteristiche della potenza di uscita Per un amplificatore ottico lineare ideale, il segnale ottico può essere amplificato ed emesso con lo stesso guadagno indipendentemente dalla potenza ottica di ingresso. Per garantire questa condizione, generalmente solo quando viene immesso un piccolo segnale ottico, l'uscita del segnale ottico amplificato da un guadagno sufficiente è insufficiente per ridurre il numero di particelle del livello energetico della potenza della pompa iniettata nel laser. Tuttavia, quando la potenza ottica in ingresso è sufficientemente grande, la potenza iniettata è insufficiente per compensare la potenza in uscita dopo l'amplificazione, in modo che il numero di particelle invertite sia saturato e ridotto, e quindi la potenza ottica in uscita diminuisca, il che influisce sulla diminuzione del fattore di amplificazione, cioè la saturazione del guadagno. , in modo che l'amplificazione entri nella regione di saturazione dell'amplificazione non lineare. La potenza di uscita massima dell'EDFA è generalmente espressa come potenza di uscita satura di 3 dB, che corrisponde alla potenza di uscita quando il guadagno di saturazione diminuisce di 3 dB, riflettendo la capacità di uscita di potenza massima dell'EDFA. Le caratteristiche di uscita di saturazione dell'EDFA sono correlate alla potenza della pompa, alla lunghezza della fibra drogata con erbio e alla struttura. Maggiore è la potenza ottica della pompa, maggiore è la potenza di uscita satura di 3 dB; maggiore è la lunghezza della fibra drogata con erbio, maggiore è la potenza di uscita satura di 3 dB.
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