Ein Faserverstärker ist eine optische Verstärkerkomponente, die ein optisches Signal durch ein faseroptisches Kommunikationssystem direkt verstärkt. In einem Kommunikationssystem, das eine optische Faser verwendet, besteht keine Notwendigkeit, ein optisches Signal in ein elektrisches Signal umzuwandeln und das optische Signal direkt zu verstärken.

Ein erbiumdotierter Faserverstärker (EDFA ist ein optischer Signalverstärker, der Erbiumion Er3 + im Kern des Signals enthält.) Es war der erste optische Verstärker, der 1985 von der Universität von Southampton entwickelt wurde. Es ist die größte faseroptische Kommunikation. Eine der Erfindungen.

Die Erbium-dotierte Faser ist eine Faser, in der eine kleine Menge an Seltenerdelement-Erbium (Er) -Ionen in die Quarzfaser dotiert ist, die der Kern des Erbium-dotierten Faserverstärkers ist. Seit den späten 1980er Jahren haben Forschungsarbeiten an Erbium-dotierten Faserverstärkern weiterhin große Durchbrüche erzielt. Die WDM-Technologie erhöht die Kapazität der faseroptischen Kommunikation erheblich. Es ist die am weitesten verbreitete optische Verstärkerkomponente in der faseroptischen Kommunikation geworden.

Begriff: Erbium-dotierter Faserverstärker

Allgemeiner Alias: Erbium-dotierter Faser-Anwendungsverstärker; Erbium dotierter Faserverstärker

Abkürzung: EDFA

Herkunft: Er-dotierter Faserverstärker

Verwandte Begriffe: Optischer Verstärker

Die Quarzfaser ist mit Seltenerdelementen (wie Nd, Er, Pr, Tm usw.) dotiert, um ein mehrstufiges Lasersystem zu bilden, das das Eingangssignallicht unter der Wirkung von Pumplicht direkt verstärkt. Ein geeigneter Faserlaser wird bereitgestellt, nachdem eine geeignete Rückkopplung bereitgestellt wurde. Die Betriebswellenlänge des Nd-dotierten Faserverstärkers beträgt 1060 nm und 1330 nm. Aufgrund der Abweichung von der optimalen Schnittstelle der optischen Faserkommunikation und anderen Gründen sind seine Entwicklung und Anwendung begrenzt. Die Betriebswellenlängen von EDFA und PDFA befinden sich jeweils im Fenster mit der geringsten Verlust- (1550 nm) und Null-Dispersionswellenlänge (1300 nm) der Faserkommunikation, und TDFA arbeitet im S-Band, die für Faserkommunikationssystemanwendungen sehr geeignet sind. Insbesondere EDFA hat sich am schnellsten entwickelt und wurde praktisch angewendet.

Basierend auf der Entwicklung von Erbium-dotierten Fasern haben sich viele neue Faserverstärker herausgebildet. Zum Beispiel ist ein Doppelband-Faserverstärker (DBFA), der auf einer Erbium-dotierten Faser basiert, ein optischer Breitbandverstärker, der fast das gesamte Wellenlängenmultiplexing abdecken kann. (WDM) Bandbreite. Ein ähnliches Produkt ist der Ultra Wideband Optical Amplifier (UWOA), der eine Overlay-Bandbreite besitzt, die bis zu 100 Wellenlängenkanäle in einer einzelnen Faser verstärkt.

Prinzip des EDFA

Die Grundstruktur von EDFA ist in 1 (a) gezeigt. Es besteht hauptsächlich aus aktivem Medium (gebadet Quarzfaser mit einer Länge von mehreren zehn Metern, Kerndurchmesser 3-5 Mikrometer, Dotierungskonzentration (25-1000) x10-6). , Pumpquelle (990 oder 1480 nm LD), Optokoppler und optischer Isolator. Das Signallicht und das Pumplicht können sich in der gleichen Richtung (Pumpe mit gleicher Richtung), in der entgegengesetzten Richtung (umgekehrtes Pumpen) oder in beiden Richtungen (bidirektionales Pumpen) in der Heliumfaser ausbreiten. Wenn das Signallicht und das Pumplicht gleichzeitig in die 铒-Faser injiziert werden, wird das Erbiumion unter der Wirkung des Pumplichts auf ein hohes Energieniveau angeregt (Fig. 1 (b), dreistufiges System) und zerfällt schnell auf die metastabile Ebene. Wenn das einfallende Signallicht in den Grundzustand zurückkehrt, wird das dem Signallicht entsprechende Photon emittiert, und das Signal wird verstärkt. Abbildung 1 (c) zeigt sein verstärktes Spontanemissionsspektrum (ASE) mit einer großen Bandbreite (bis zu 20-40 nm) und zwei Peaks entsprechend 1530 nm bzw. 1550 nm.

Die Hauptvorteile von EDFA sind hohe Verstärkung, große Bandbreite, hohe Ausgangsleistung, hohe Pumpeffizienz, geringe Einfügungsdämpfung und Polarisationsunempfindlichkeit.

Für erbiumdotierte Faserverstärker in CATV-Anwendungen siehe: "1550nm Kabel Signal Faserverstärker (EDFA)"