מגברי סיבים תוממי ארביום (EDFA)

מגברי סיבים מסוממים בארביום (EDFA) עושים שימוש ביסודות אדמה נדירים כגון ארביום (Er3+) כמדיום הגברה.הוא מסומם לתוך ליבת הסיבים במהלך תהליך הייצור.הוא מורכב מחתיכת סיב קצרה (בדרך כלל 10 מ' לערך) עשויה זכוכית שבה מתווספת כמות קטנה של ארביום כחומר דופן בצורת יון (Er3+).לפיכך, סיבי הסיליקה פועלים כמדיום מארח.אלה הדופנטים (ארביום) ולא סיבי סיליקה שקובעים את אורך הגל ההפעלה ואת רוחב הפס ההגברה.EDFAs פועלים בדרך כלל באזור אורך גל של 1550 ננומטר ויכולים להציע קיבולות העולה על 1 Tbps.אז, הם נמצאים בשימוש נרחב במערכות WDM.

העיקרון של פליטה מגורה חל על מנגנון ההגברה של ה-EDFA.כאשר הדופנט (יון ארביום) נמצא במצב של אנרגיה גבוהה, פוטון תקף של האות האופטי המבוא יגרה אותו.הוא משחרר חלק מהאנרגיה שלו לחומר הדופנט וחוזר למצב בעל אנרגיה נמוכה ("פליטה מגורה") שיציב יותר.האיור שלהלן מציג את המבנה הבסיסי של EDFA.

1.1 מבנה בסיסי של EDFA

דיודת הלייזר המשאבה מפיקה בדרך כלל אות אופטי באורך גל (ב-980 ננומטר או 1480 ננומטר) בהספק גבוה (~ 10-200 mW).אות זה משולב עם אות כניסת האור בקטע הארביומדופו של סיבי הסיליקה דרך מצמד WDM.יוני הארביום יספגו את אנרגיית אות המשאבה הזו ויקפצו למצב הנרגש שלהם.חלק מאות האור הפלט מוזן ומוזן בחזרה בכניסת לייזר המשאבה דרך מסנן אופטי וגלאי.זה משמש כמנגנון בקרת כוח משוב כדי להפוך את ה-EDFA למגברים המווסתים את עצמם.כאשר כל האלקטרונים המט-יציבים נצרכים אז לא מתרחשת הגברה נוספת.לכן, המערכת מתייצבת באופן אוטומטי מכיוון שהספק האופטי של ה-EDFA נשאר כמעט קבוע ללא קשר לתנודת הספק המבוא, אם בכלל.

1.2 סכימה פונקציונלית פשוטה של ​​EDFA

האיור שלמעלה מציג את הסכימה הפונקציונלית הפשוטה של ​​EDFA שבו אות משאבה מהלייזר מתווסף לאות אופטי כניסה (ב-1480 ננומטר או 980 ננומטר) דרך מצמד WDM.

תרשים זה מציג מגבר EDF בסיסי מאוד.אורך הגל של אות המשאבה (עם הספק משאבה של כ-50 mW) הוא 1480 ננומטר או 980 ננומטר.חלק מסויים של אות המשאבה הזה מועבר לאות הקלט האופטי על ידי פליטה מעוררת באורך קצר של סיב מסומם בארביום.יש לו רווח אופטי טיפוסי של כ-5-15 dB ופחות מ-10 dB נתון רעש.עבור פעולה של 1550 ננומטר, ניתן להשיג רווח אופטי של 30-40 dB.

1.3 מימוש מעשי של EDFA

האיור שלמעלה מתאר פעולה פשוטה של ​​EDFA עם המבנה המעשי שלו כאשר נעשה בו שימוש ביישום WDM.

כפי שמוצג, הוא כולל את החלקים העיקריים הבאים:

• מבודד בכניסה.זה מונע מהרעש שנוצר על ידי EDFA להתפשט לכיוון קצה המשדר.

• מצמד WDM.הוא משלב את אות נתוני הקלט האופטי בעל הספק נמוך של 1550 ננומטר עם אות אופטי שאיבה בהספק גבוה (ממקור משאבה כגון לייזר) באורך גל של 980 ננומטר.

• קטע קטן של סיבי סיליקה מסוממים בארביום.למעשה, זה משמש כמדיום הפעיל של ה-EDFA.

• מבודד במוצא.זה עוזר למנוע מכל אות אופטי שהוחזר לאחור להיכנס לסיב הסיליקה המסומם בארביום.

אות המוצא הסופי הוא אות נתונים אופטי מוגבר באורך גל של 1550 ננומטר עם אות משאבה שיורי באורך גל של 980 ננומטר.

סוגי מגברי סיבים תוממי ארביום (EDFA)

ישנם שני סוגים של מבנים של מגברי סיבים תוממי ארביום (EDFAs):

• EDFA עם משאבת ריבוי משותפת

• EDFA עם משאבה נגד התפשטות

האיור שלהלן מציג סידורי משאבה מתפשטת נגדית ומשאבות דו-כיווניות שניתן להשתמש בהן במבני EDFA.

סידורי משאבה שונים

משאבת הפצה משותפת EDFA כוללת הספק אופטי נמוך יותר עם רעש נמוך;בעוד משאבת EDFA מתפשטת נגדית מספקת הספק אופטי גבוה יותר אך גם מייצרת רעש גדול יותר.ב-EDFA מסחרי טיפוסי, נעשה שימוש במשאבה דו-כיוונית עם שאיבה משותפת והפצה בו-זמנית, מה שמביא לרווח אופטי אחיד יחסית.

יישום של EDFA כבוסטר, בליין וקדם מגבר

ביישום ארוך טווח של קישור תקשורת סיבים אופטיים, EDFAs יכולים לשמש כמגבר מאיץ במוצא המשדר האופטי, מגבר אופטי מקוון יחד עם הסיב האופטי, כמו גם כמגבר קדם ממש לפני מקלט, כפי שמוצג באיור לעיל.

ניתן לציין כי EDFAs בשורה ממוקמים במרחק של 20-100 ק"מ זה מזה, בהתאם לאובדן הסיבים.אות הכניסה האופטי הוא באורך גל של 1.55 מיקרומטר, בעוד שהלייזרים המשאבים פועלים באורך גל של 1.48 מיקרומטר או 980 ננומטר.אורך אופייני של סיבים מסוממים בארביום הוא 10-50 מ'.

מנגנון הגברה ב-EDFAs

כפי שצוין קודם לכן, מנגנון ההגברה ב-EDFA מבוסס על פליטה מעוררת דומה לזו של לייזר.אנרגיה גבוהה מאותת המשאבה האופטית (המופקת על ידי לייזר אחר) מעוררת את יוני הארביום הדופנטים (Er3+) בסיב סיליקה במצב האנרגיה העליון.אות הנתונים האופטי המבוא ממריץ את המעבר של יוני הארביום הנרגשים למצב האנרגיה הנמוך וגורם לקרינה של פוטונים עם אותה אנרגיה, כלומר, אורך גל זהה לזה של האות האופטי המבוא.

תרשים רמת אנרגיה: יוני ארביום חופשיים מציגים רמות נפרדות של פס האנרגיה.כאשר יוני ארביום מסוממים לסיב סיליקה, כל אחת מרמות האנרגיה שלהם מתפצלת למספר רמות קשורות זה לזה כדי ליצור פס אנרגיה.

1.4 מנגנון הגברה ב-EDFA

כדי להשיג היפוך אוכלוסיה, נשאבים יוני Er3+ ברמה הבינונית 2. בשיטה עקיפה (שאיבה של 980 ננומטר), יוני Er3+ מועברים ברציפות מרמה 1 לרמה 3. לאחר מכן דעיכה לא קרינה לרמה 2, מ שם הם יורדים לרמה 1, מקרינים את האותות האופטיים באורך הגל הרצוי של 1500-1600 ננומטר.זה ידוע כמנגנון הגברה בעל 3 רמות.

למוצרים נוספים עם סימום ארביום, אנא עיין באתר האינטרנט שלנו.

https://www.erbiumtechnology.com/erbium-laser-glasseye-safe-laser-glass/

אימייל:devin@erbiumtechnology.com

WhatsApp: +86-18113047438

פקס: +86-2887897578

הוסף: No.23, Chaoyang road, Xihe street, Longquanyi distrcit, Chengdu, 610107, China.