Princípio básico de funcionamento:
O
Amplificador de fibra dopada com érbio (EDFA)é um meio que usa íons de hélio para alcançar a conversão de energia. A janela de amplificação de energia tem uma janela de comprimento de onda operacional de 1 550 nm e uma largura de 50 am, o que é consistente com a janela de baixa perda da fibra. A janela de injeção de energia é de 980 nm e 1 480 nm. Geralmente, uma fibra iônica dopada com érbio é preparada como um núcleo de amplificação EDFA, ou seja, um meio ativo. O sistema de amplificação é um sistema de laser de três níveis, a energia de luz injetada de 980 nm é absorvida pelos íons de hélio para o alto nível de energia 4", e o nível de transição 4n do laser é transicionado pela oscilação de relaxamento. longa vida do nível de energia, uma grande quantidade de acumulação As partículas ativadas, que reservam uma grande quantidade de energia e, em seguida, passam a radiação estimulada com a luz do sinal, obtêm sinal multiplicado da mesma frequência e da mesma fase e retornam o partículas para o estado fundamental. O ruído induzido no processo de amplificação é a radiação espontânea (Emissão Espontânea Amplificada (ASE), que está relacionada ao comprimento de onda da bomba. Em geral, a bomba de laser de 980 nm tem baixa eficiência e baixo ruído , enquanto o laser de 1 480 nm é altamente eficiente e ruidoso. No processo de design, o amplificador geral de pré-fibra EDFA usa bombeamento de 980 nm; o booster Booster EDFA na extremidade de transmissão usa um método de bombeamento híbrido de 980 nm e 1 480 nm , e mídia especialmente projetada de acordo com os requisitos DWDM para filtros de equalização óptica. Filtro plano de diafragma.
A estrutura básica de um amplificador de fibra dopada com érbio (FDFA):
Um EDFA típico consiste em uma fibra dopada com érbio, uma fonte de bomba, um multiplexador por divisão de comprimento de onda, um isolador óptico e um filtro óptico. A fibra dopada com érbio fornece amplificação, a fonte da bomba fornece potência de bomba suficiente e o multiplexador de divisão de comprimento de onda combina o sinal de luz e a luz da bomba na fibra dopada com érbio. O isolador óptico garante a transmissão unidirecional da luz para evitar que os reflexos da luz formem oscilações ópticas e a luz de feedback cause distúrbios no estado operacional do laser de sinal. O papel do filtro óptico é filtrar o ruído ASE no amplificador óptico e melhorar a relação sinal-ruído do EDFA. Normalmente, a EDFA possui três tipos de bombas: bomba codirecional, bomba reversa e bomba bidirecional. Para garantir que a amplificação do EDFA seja constante (ou seja, o amplificador linear do pré-amplificador e a linha) ou a potência de saída seja constante (ou seja, o amplificador de potência de saturação no final da transmissão), é necessário projetar um circuito auxiliar para monitorar a potência de entrada e saída do EDFA, bem como a fonte de bombeamento. O status do trabalho é monitorado e controlado. De acordo com os resultados do monitoramento, os parâmetros de trabalho da fonte de luz da bomba são ajustados adequadamente para fazer o EDFA funcionar no estado ideal. Além disso, a seção de circuito auxiliar também inclui circuitos para funções de proteção, como controle automático de temperatura e controle automático de potência.
Desempenho básico do amplificador de fibra dopada com érbio (EDFA):
O desempenho básico do EDFA é refletido no ganho, potência de saída e ruído, bem como largura de banda e equalização.
1. Características de ganho As características de ganho representam a capacidade de amplificação da relação entre a potência de saída do amplificador óptico e a potência de entrada. Está relacionado a diversos fatores, geralmente expressos em dB, sendo que o fator de amplificação comumente utilizado é de 15 a 40 dB. Em geral, o ganho está diretamente relacionado à potência da bomba e também ao comprimento da fibra dopada com érbio. O melhor valor pode ser encontrado por experimento.
2. Características da potência de saída Para um amplificador óptico linear ideal, o sinal óptico pode ser amplificado e emitido com o mesmo ganho, independentemente da potência óptica de entrada. Para garantir essa condição, geralmente apenas quando um pequeno sinal óptico é inserido, a saída do sinal óptico amplificado por ganho suficiente é insuficiente para reduzir o número de partículas do nível de energia da bomba injetada no laser. No entanto, quando a potência óptica de entrada é suficientemente grande, a potência injetada é insuficiente para compensar a potência de saída após a amplificação, de modo que o número de partículas invertidas é saturado e reduzido e, assim, a potência óptica de saída é diminuída, o que afeta a diminuição do fator de amplificação, ou seja, a saturação do ganho. , de modo que a amplificação entre na região de saturação de amplificação não linear. A potência máxima de saída do EDFA é geralmente expressa como potência de saída saturada de 3 dB, que corresponde à potência de saída quando o ganho de saturação cai em 3 dB, refletindo a capacidade máxima de saída de potência do EDFA. As características de saída de saturação do EDFA estão relacionadas com a potência da bomba, o comprimento da fibra dopada com érbio e a estrutura. Quanto maior a potência óptica da bomba, maior a potência de saída saturada de 3 dB; quanto maior for o comprimento da fibra dopada com érbio, maior será a potência de saída saturada de 3 dB.
x
