EDFA эрбий белән кушылган җепсел көчәйткечнең принцибы һәм кулланылышы

Принципы һәм кулланылышыEDFA эрбий белән кушылган җепсел көчәйткеч

Төп структурасыEDFAЭрбий белән кушылган җепсел көчәйткеч, ул нигездә актив мохиттән (дистәләгән метр озынлыктагы кушылган кварц җепселләре, үзәк диаметры 3-5 микрон, кушылу концентрациясе (25-1000)x10-6), насос яктылык чыганагыннан (990 яки 1480 нм LD), оптик тоташтыргычтан һәм оптик изолятордан тора. Сигнал яктылык һәм насос яктылыклары Эрбий җепселләрендә бер үк юнәлештә (бергәләп куллану), каршы юнәлештә (кире куллану) яки ике юнәлештә дә (ике юнәлешле куллану) тарала ала. Сигнал яктылык һәм насос яктылыклары эрбий җепселләренә бер үк вакытта кертелгәндә, эрбий ионы насос яктылык тәэсирендә югары энергия дәрәҗәсенә (өч дәрәҗәле система) күтәрелә һәм тиздән метастабиль дәрәҗәгә кадәр таркала. Төшкән сигнал яктылык тәэсирендә төп хәлгә кайткач, сигнал яктылыкка туры килгән фотон чыгарыла, шуңа күрә сигнал көчәя. Аның көчәйтелгән үзеннән-үзе нурланыш (ASE) спектры зур полоса киңлегенә ия (20-40 нм га кадәр) һәм ике пигы 1530 нм һәм 1550 нм га туры килә.

Төп өстенлекләреEDFA көчәйткечеюгары көчәйтү, зур полоса киңлеге, югары чыгару куәте, югары насослау нәтиҗәлелеге, түбән кертү югалтуы һәм поляризация халәтләренә сизгер булмау.

Эрбий белән кушылган җепсел көчәйткечнең эш принцибы

Эрбий белән кушылган җепсел көчәйткеч (EDFA оптик көчәйткеч）, нигездә, эрбий белән кушылган җепселдән (якынча 10-30 м озынлыкта) һәм насос яктылык чыганагыннан тора. Эш принцибы шунда: эрбий белән кушылган җепсел, кушылган яктылык чыганагы тәэсирендә (дулкын озынлыгы 980 нм яки 1480 нм) стимуллаштырылган нурланыш барлыкка китерә, һәм нурланыш керү яктылык сигналы үзгәрү белән үзгәрә, бу керү яктылык сигналын көчәйтүгә тиң. Нәтиҗәләр күрсәткәнчә, эрбий белән кушылган җепсел көчәйткечнең көчәйтү коэффициенты гадәттә 15-40 дБ тәшкил итә, һәм реле арасын 100 км дан артыкка арттырырга мөмкин. Шуңа күрә кешеләр сорамый кала алмыйлар: ни өчен галимнәр яктылык дулкыннарының интенсивлыгын арттыру өчен җепсел көчәйткечтә кушылган эрбий куллану турында уйлаганнар? Без эрбийның сирәк җир элементы икәнен беләбез, һәм сирәк җир элементларының үзләренең махсус структура үзенчәлекләре бар. Оптик җайланмаларда сирәк җир элементларын кушылдыру оптик җайланмаларның эшчәнлеген яхшырту өчен күптән кулланылган, шуңа күрә бу очраклы фактор түгел. Моннан тыш, ни өчен насос яктылык чыганагының дулкын озынлыгы 980 нм яки 1480 нм итеп сайланган? Чынлыкта, насос яктылык чыганагының дулкын озынлыгы 520 нм, 650 нм, 980 нм һәм 1480 нм булырга мөмкин, ләкин практика күрсәткәнчә, 1480 нм насос яктылык чыганагының лазер нәтиҗәлелеге иң югары, аннан соң 980 нм насос яктылык чыганагының дулкын озынлыгы килә.

Физик структура

Эрбий белән кушылган җепсел көчәйткечнең төп структурасы (EDFA оптик көчәйткече). Керү очында һәм чыгу очында изолятор бар, аның максаты - оптик сигналны бер яклы тапшыру. Насос кузгаткычының дулкын озынлыгы 980 нм яки 1480 нм һәм ул энергия бирү өчен кулланыла. Кушылгычның функциясе - керү оптик сигналын һәм насос яктылыгын эрбий белән кушылган җепселгә тоташтыру, һәм насос яктылыгының энергиясен эрбий белән кушылган җепсел тәэсире аша керү оптик сигналына күчерү, шуның белән керү оптик сигналының энергия көчәйтүен гамәлгә ашыру. Югарырак чыгу оптик көче һәм түбәнрәк шау индексы алу өчен, гамәлдә кулланыла торган Эрбий белән кушылган җепсел көчәйткече бер-берсен изоляцияләү өчен уртасында изоляторлары булган ике яки аннан да күбрәк насос чыганагы структурасын куллана. Киңрәк һәм яссырак көчәйтү кәкресен алу өчен, көчәйтү яссыландыручы фильтр өстәлә.

EDFA биш төп өлештән тора: Эрбий белән кушылган җепсел (EDF), Оптик тоташтыргыч (WDM), Оптик изолятор (ISO), Оптик фильтр һәм Насос белән тәэмин итү. Еш кулланыла торган насос чыганаклары 980нм һәм 1480нм тәшкил итә, һәм бу ике насос чыганагы югарырак насос нәтиҗәлелегенә ия һәм күбрәк кулланыла. 980нм насос яктылык чыганагының тавыш коэффициенты түбәнрәк; 1480нм насос яктылык чыганагы югарырак насос нәтиҗәлелегенә ия һәм зуррак чыгару көче ала ала (980нм насос яктылык чыганагына караганда якынча 3дБ югарырак).

өстенлек

1. Эш дулкын озынлыгы бер режимлы җепселнең минималь сүнү тәрәзәсенә туры килә.

2. Югары тоташтыру нәтиҗәлелеге. Ул җепсел көчәйткеч булганлыктан, аны тапшыру җепселенә тоташтыру җиңел.

3. Югары энергияне үзгәртү нәтиҗәлелеге. EDF үзәге тапшыру җепселенә караганда кечерәк, һәм сигнал яктылыгы һәм насос яктылыгы EDFта бер үк вакытта тапшырыла, шуңа күрә оптик сыйдырышлык бик тыгыз. Бу яктылык һәм көчәйтү мохите Er ионы арасындагы үзара бәйләнешне бик тулы итә, тиешле озынлыктагы эрбий белән кушылган җепсел белән берләштерелә, шуңа күрә яктылык энергиясен үзгәртү нәтиҗәлелеге югары.

4. Югары көчәйтү, түбән шау индексы, зур чыгыш куәте, каналлар арасындагы түбән үзара сөйләшү.

5. Тотрыклы көчәйтү үзенчәлекләре: EDFA температурага сизгер түгел, һәм көчәйтүнең поляризация белән корреляциясе аз.

6. Көчәйтү функциясе системаның бит тизлегеннән һәм мәгълүмат форматыннан бәйсез.

җитешсезлек

1. Сызыклы булмаган эффект: EDFA оптик көчне җепселгә кертелгән оптик көчне арттыру юлы белән көчәйтә, ләкин зуррак булган саен яхшырак. Оптик көч билгеле бер дәрәҗәдә арттырылганда, оптик җепселнең сызыклы булмаган эффекты барлыкка киләчәк. Шуңа күрә, оптик җепсел көчәйткечләрен кулланганда, бер каналлы керүче оптик җепсел көчен контрольдә тоту кыйммәтенә игътибар итәргә кирәк.

2. Көчәйтү дулкын озынлыгы диапазоны даими: C-диапазонлы EDFA эш дулкын озынлыгы диапазоны 1530 нм ~ 1561 нм; L-диапазонлы EDFA эш дулкын озынлыгы диапазоны 1565 нм ~ 1625 нм.

3. Тигез булмаган көчәйтү полосасы: EDFA эрбий белән кушылган җепсел көчәйткечнең көчәйтү полосасы бик киң, ләкин EDFның көчәйтү спектры үзе тигез түгел. WDM системасында көчәйтүне тигезләү өчен көчәйтүне тигезләүче фильтр кулланылырга тиеш.

4. Яктылык арту проблемасы: Яктылык юлы нормаль булганда, насос яктылыгы белән кузгатылган эрбий ионнары сигнал яктылыгы белән алып кителә, шулай итеп сигнал яктылыгы көчәюе тәмамлана. Әгәр керү яктылыгы киселгән булса, метастабиль эрбий ионнары туплануын дәвам иткәнлектән, сигнал яктылыгы кертелгәч, энергия сикерәчәк, нәтиҗәдә яктылык артуы барлыкка киләчәк.

5. Оптик көчәнешнең чишелеше - EDFA'да автоматик оптик көчәнешне киметү (APR) яки автоматик оптик көчәнешне сүндерү (APSD) функциясен гамәлгә ашыру, ягъни EDFA керү индикаторы булмаганда көчәнешне автоматик рәвештә киметә яки көчәнешне автоматик рәвештә сүндерә, шуның белән көчәнеш күренешенең барлыкка килүен баса.

Кушымта режимы

1. Көчәйткеч көчәйткеч көчәйткеч дулкыннан соң берничә дулкын озынлыгы сигналларының көчен арттыру һәм аннары аларны тапшыру өчен кулланыла. Көчәйткеч дулкыннан соң сигнал көче, гадәттә, зур булганлыктан, көч көчәйткеченең шау индексы һәм көчәйтүе бик югары түгел. Аның чыгыш көче чагыштырмача зур.

2. Көчләндергечтән соң, линия көчәйткече линия тапшыру югалтуларын вакыт-вакыт компенсацияләү өчен кулланыла, гадәттә чагыштырмача кечкенә шау индексы һәм зур чыгу оптик көче таләп ителә.

3. Алдан көчәйткеч: Бүлгеч алдыннан һәм линия көчәйткеченнән соң, ул сигналны көчәйтү һәм кабул итүченең сизгерлеген яхшырту өчен кулланыла (оптик сигнал-шау нисбәте (OSNR) таләпләргә туры килгән очракта, зуррак керү көче кабул итүченең үзенең шау-шуын бастырырга һәм кабул итү сизгерлеген яхшыртырга мөмкин), һәм шау индексы бик кечкенә. Чыгу көченә зур таләп юк.