Princípio de trabalho
A fibra dopada com erbio é o componente central dos amplificadores de PA, que amplifica os sinais ópticos dopando o elemento de terras raras Erbium (ER) no núcleo da fibra. Os íons erbium têm uma estrutura especial de nível de energia e, quando excitados pela luz da bomba, passam de baixos níveis de energia para altos níveis de energia. Quando a luz do sinal passa através de uma fibra dopada com erbio, os íons de erbio de alta energia são estimulados a emitir fótons com a mesma fase, frequência e estado de polarização como a luz do sinal, aumentando assim a intensidade da luz do sinal e alcançando a amplificação.
A luz da bomba é uma fonte de luz que fornece energia para os íons erbium, normalmente usando lasers de semicondutores (como lasers de comprimento de onda de 980nn ou 1480nm). Depois que a luz da bomba entra na fibra dopada com erbio, ela interage com os íons erbium, fazendo com que eles passem para altos níveis de energia. Esses íons de erbio de alta energia geram fótons idênticos à luz do sinal através da emissão estimulada, alcançando a amplificação da luz do sinal. Esse mecanismo de bombeamento permite que os amplificadores de PA emitam grandes sinais ópticos sem converter diretamente a luz do sinal em sinais elétricos.
Para garantir a qualidade do sinal amplificado, os amplificadores de PA reduzem o ruído, otimizando a estrutura das fibras dopadas com erbio, selecionando comprimentos de onda e potências apropriados da luz da bomba e outras medidas. A figura de ruído é controlada a ≤ 4,5dB para garantir que o amplificador mantenha uma boa relação sinal / ruído enquanto amplia o sinal, melhorando assim a qualidade do sinal.
Cenários de aplicação
Nos sistemas de comunicação de fibra óptica, os pequenos amplificadores de sinal de fibra do depiado por erbio são usados para compensar a perda de sinais ópticos nos links de fibra óptica, melhorando a distância e a capacidade da transmissão do sistema de comunicação. Por exemplo, em sistemas de comunicação de cabo de fibra óptica submarina, esse amplificador pode efetivamente restaurar a força do sinal óptico atenuado, garantindo a qualidade e a confiabilidade da comunicação.
Nas redes de sensores de fibra óptica, esse amplificador pode amplificar a saída fraca do sinal óptico pelo sensor, melhorando a precisão da medição do sensor. Por exemplo, em sensores de temperatura de fibra óptica, ele pode amplificar as alterações de intensidade dos sinais ópticos causados por alterações de temperatura, garantindo a precisão da medição da temperatura.
Nos sistemas de laser de fibra, pequenos amplificadores de sinal de fibra de banda C-banda podem ser usados para aumentar a potência das fontes de sementes a laser, obtendo assim saídas de laser de maior potência, que podem ser usadas para aplicações como processamento de materiais e tratamento de laser médico.
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