Основной принцип работы:
The
волоконный усилитель, легированный эрбием (EDFA)среда, в которой для преобразования энергии используются ионы гелия. Окно усиления энергии имеет рабочую длину волны 1550 нм и ширину 50 мкм, что соответствует окну с низкими потерями волокна. Окно ввода энергии составляет 980 нм и 1480 нм. Как правило, легированное эрбием ионное волокно изготавливается в качестве сердцевины усиления EDFA, то есть активной среды. Система усиления представляет собой лазерную трехуровневую систему, энергия инжектируемого света 980 нм поглощается ионами гелия до высокого энергетического уровня 4", а переходный уровень 4n лазера переходит за счет релаксационных колебаний. долгий срок жизни энергетического уровня, большое количество накопления. Активированные частицы, которые запасают большое количество энергии, а затем пропускают вынужденное излучение с сигнальным светом, получают умноженный сигнал той же частоты и той же фазы, и возвращают частиц в основное состояние. Индуцированный шум в процессе усиления представляет собой спонтанное излучение ( Amplified Spontaneous Emission (ASE), которое связано с длиной волны накачки. В общем, лазерная накачка 980 нм имеет низкую эффективность и низкий уровень шума , в то время как лазер 1 480 нм является высокоэффективным и шумным.В процессе проектирования общий пре-волоконный усилитель EDFA использует накачку 980 нм, бустер Booster EDFA на передающем конце использует гибридный метод накачки 980 нм и 1 480 нм. и специально разработанные носители в соответствии с требованиями DWDM для оптических выравнивающих фильтров. Мембранный плоский фильтр.
Базовая структура волоконного усилителя, легированного эрбием (FDFA):
Типичный EDFA состоит из волокна, легированного эрбием, источника накачки, мультиплексора с разделением по длине волны, оптического изолятора и оптического фильтра. Волокно, легированное эрбием, обеспечивает усиление, источник накачки обеспечивает достаточную мощность накачки, а мультиплексор с разделением по длине волны объединяет сигнальный свет и свет накачки в волокно, легированное эрбием. Оптический изолятор обеспечивает одностороннюю передачу света для предотвращения отражения света от оптических колебаний, а обратная связь света вызывает нарушения рабочего состояния сигнального лазера. Роль оптического фильтра состоит в том, чтобы отфильтровать шум ASE в оптическом усилителе и улучшить отношение сигнал/шум EDFA. Обычно EDFA имеет три типа насосов: прямонаправленный насос, реверсивный насос и двухсторонний насос. Чтобы обеспечить постоянное усиление EDFA (т. е. линейный усилитель предварительного усилителя и линии) или постоянную выходную мощность (т. е. насыщающий усилитель мощности на передающем конце), необходимо спроектировать вспомогательная цепь для контроля входной и выходной мощности EDFA, а также источника накачки. Статус работы отслеживается и контролируется. По результатам мониторинга рабочие параметры источника света накачки регулируются соответствующим образом, чтобы EDFA работал в оптимальном состоянии. Кроме того, секция вспомогательной цепи также включает в себя цепи для функций защиты, таких как автоматический контроль температуры и автоматический контроль мощности.
Основные характеристики волоконного усилителя, легированного эрбием (EDFA):
Основные характеристики EDFA отражены в усилении, выходной мощности и шуме, а также в полосе пропускания и выравнивании.
1. Характеристики усиления Характеристики усиления представляют собой усиление отношения выходной мощности оптического усилителя к входной мощности. Это связано с различными факторами, обычно выражаемыми в дБ, и обычно используемый коэффициент усиления составляет от 15 до 40 дБ. В общем, усиление напрямую связано с мощностью накачки, а также с длиной волокна, легированного эрбием. Оптимальное значение можно найти экспериментальным путем.
2. Характеристики выходной мощности В идеальном линейном оптическом усилителе оптический сигнал может усиливаться и выводиться с одинаковым коэффициентом усиления независимо от входной оптической мощности. Для обеспечения этого условия, как правило, только при малом входном оптическом сигнале выход оптического сигнала, усиленного достаточным коэффициентом усиления, недостаточен для уменьшения количества частиц энергетического уровня мощности накачки, инжектируемых в лазер. Однако, когда входная оптическая мощность достаточно велика, инжектируемая мощность недостаточна для компенсации выходной мощности после усиления, так что количество инвертированных частиц насыщается и уменьшается, и, таким образом, выходная оптическая мощность уменьшается, что влияет на уменьшение коэффициент усиления, то есть насыщение усиления. , так что усиление входит в область насыщения нелинейного усиления. Максимальная выходная мощность EDFA обычно выражается как насыщенная выходная мощность 3 дБ, что соответствует выходной мощности, когда усиление насыщения падает на 3 дБ, отражая максимальную выходную мощность EDFA. Выходные характеристики насыщения EDFA связаны с мощностью накачки, длиной волокна, легированного эрбием, и структурой. Чем выше оптическая мощность накачки, тем больше выходная мощность в режиме насыщения на уровне 3 дБ; чем больше длина волокна, легированного эрбием, тем больше выходная мощность в режиме насыщения на 3 дБ.
x
