Волоконный усилитель на основе эрбия (EDFA) - это среда, в которой для преобразования энергии используются ионы гелия. Окно усиления энергии имеет окно рабочей длины волны 1550 нм и ширину 50 мкм, что соответствует окну с низкими потерями волокна. Окно ввода энергии составляет 980 нм и 1 480 нм. Как правило, ионное волокно, легированное эрбием, получают в качестве сердцевины для амплификации EDFA, то есть активной среды. Система усиления представляет собой лазерную трехуровневую систему, излучаемая световая энергия 980 нм поглощается ионами гелия до высокого энергетического уровня 4 ", а переходный уровень 4n лазера переходит в релаксационное колебание. длительный срок службы уровня энергии, большое количество накопления. Активированные частицы, которые резервируют большое количество энергии, а затем пропускают стимулированное излучение с сигнальным светом, получают умноженный сигнал той же частоты и той же фазы и возвращают частицы в основное состояние. Индуцированный шум в процессе усиления представляет собой спонтанное излучение (усиленное спонтанное излучение (ASE), которое связано с длиной волны накачки. В целом, лазерная накачка с длиной волны 980 нм имеет низкую эффективность и низкий уровень шума в то время как лазер с длиной волны 480 нм очень эффективен и шумит.В процессе проектирования общий предволоконный усилитель EDFA использует накачку 980 нм, а усилитель-ускоритель EDFA на передающем конце использует гибридный метод накачки 980 нм и 1 480 нм, и специально разработанные носители в соответствии с требованиями DWDM для фильтров оптического выравнивания. Мембранный плоский фильтр.
Типичная 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 световой сигнал и свет накачки в волокне, легированное эрбием. Оптический изолятор обеспечивает одностороннюю передачу света для предотвращения отражения света от оптических колебаний, а свет обратной связи вызывает помехи в рабочем состоянии сигнального лазера. Роль оптического фильтра состоит в том, чтобы отфильтровывать шум ASE в оптическом усилителе и улучшать отношение сигнал / шум EDFA. Обычно EDFA имеет три типа насосов: насос с направленным движением, насос с обратным ходом и насос с двусторонним движением. Чтобы обеспечить постоянство усиления EDFA (т. Е. Линейного усилителя предусилителя и линии) или выходную мощность постоянной (т. Е. Усилителя насыщающей мощности на передающем конце), необходимо разработать вспомогательная цепь для контроля входной и выходной мощности EDFA, а также источника накачки. Рабочий статус контролируется и контролируется. Согласно результатам мониторинга, рабочие параметры источника света накачки соответствующим образом регулируются, чтобы заставить EDFA работать в оптимальном состоянии. Кроме того, секция вспомогательной цепи также включает в себя схемы для функций защиты, таких как автоматический контроль температуры и автоматический контроль мощности.
Основные характеристики эрбиевого волоконного усилителя (EDFA):
Основные характеристики EDFA отражаются в усилении, выходной мощности и шумах, а также в пропускной способности и эквалайзере.
1. Характеристики усиления Характеристики усиления представляют способность усиления 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. Наилучшее значение можно найти экспериментально.
2. Характеристики выходной мощности Для идеального линейного оптического усилителя оптический сигнал можно усиливать и выводить с одинаковым коэффициентом усиления независимо от входной оптической мощности. Чтобы обеспечить это условие, как правило, только когда вводится небольшой оптический сигнал, выход оптического сигнала, усиленного достаточным усилением, недостаточен для уменьшения количества частиц уровня энергии накачки, подаваемой в лазер. Однако, когда входная оптическая мощность достаточно велика, вводимая 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 коэффициента усиления, то есть насыщения 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 коэффициент усиления насыщения падает на 3 дБ, что отражает 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 на 3 дБ; Чем больше длина волокна, легированного эрбием, тем больше выходная мощность насыщения на 3 дБ.
3. Характеристики шума Оптический шум, создаваемый EDFA во время процесса усиления, в основном представляет собой спонтанную излучаемую оптическую силу в активированном волокне, легированном эрбием, и затем усиливается активной областью волокна, легированного эрбием, которое представляет собой усиленное спонтанное излучение. оптический шум. , Существуют четыре основных источника шума: шумовой выстрел сигнального света, шумовой выстрел усиленного спонтанного излучения ASE, импульсный шум между спектром излучения белого света ASE и сигнальным светом и импульсный шум между спектрами спонтанного излучения ASE. , Среди них последние два имеют наибольшее влияние, и шум биений между спектром ASE спонтанного излучения и сигнальным светом является основным фактором, определяющим производительность EDFA. Шумовая характеристика EDFA может быть выражена коэффициентом шума NF, который представляет собой отношение отношения входного сигнала к шуму EDFA к отношению выходного сигнала к шуму, выраженное в дБ. Он тесно связан с спектральной плотностью спонтанного излучения и усилением синфазной передачи, а также с мощностью входного сигнала, мощностью накачки и режимом накачки. Под входом небольшого оптического сигнала коэффициент NF шума оптического усилителя увеличивает стимулированное излучение с увеличением мощности входного сигнала и ослабляет коэффициент спонтанного излучения, тем самым уменьшая коэффициент NF шума. При вводе большого оптического сигнала коэффициент NF шума оптического усилителя уменьшается с увеличением мощности входного сигнала, а оптическая мощность спонтанного излучения увеличивается, так что коэффициент NF шума увеличивается. Коэффициент шума уменьшается с увеличением мощности накачки. Мощность шума EDFA состоит из двух частей, одна из которых представляет собой излучение белого цвета, генерируемое каждым волокном малой длины, и в большинстве случаев это усиление спонтанного излучения, генерируемого волокном, в передней части волокна, что усиленное спонтанное излучение. Чем больше мощность накачки, тем меньше доля первой части, потому что, хотя мощность выходного шума увеличивается с увеличением мощности накачки, сигнал также усиливается, поэтому доля спонтанного излучения, генерируемого каждым волокном, выше. Небольшой, поэтому общее отношение сигнал / шум улучшается, то есть коэффициент шума NF снижается.
Box optronics
Box optronics
'sales@boxoptronics.com'