Prinsip lan aplikasi sakaPenguat serat sing didoping erbium EDFA
Struktur dhasar sakaEDFAPenguat serat sing didoping erbium, sing utamane kasusun saka medium aktif (serat kuarsa sing didoping puluhan meter, diameter inti 3-5 mikron, konsentrasi doping (25-1000)x10-6), sumber cahya pompa (990 utawa 1480nm LD), coupler optik lan isolator optik. Lampu sinyal lan lampu pompa bisa nyebar ing arah sing padha (co-pumping), arah sing ngelawan (pumping mbalikke), utawa loro arah (pumping bidirectional) ing serat Erbium. Nalika lampu sinyal lan lampu pompa disuntikake menyang serat erbium bebarengan, ion erbium dieksitasi menyang tingkat energi dhuwur (sistem telung tingkat) ing sangisore aksi lampu pompa, lan cepet bosok menyang tingkat metastabil. Nalika bali menyang kahanan dhasar ing sangisore aksi lampu sinyal insiden, foton sing cocog karo lampu sinyal dipancarake, saengga sinyal dikuatake. Spektrum emisi spontan (ASE) sing dikuatake nduweni bandwidth sing gedhe (nganti 20-40nm) lan nduweni rong puncak sing cocog karo 1530nm lan 1550nm.
Kauntungan utama sakaPenguat EDFAyaiku gain dhuwur, bandwidth gedhe, daya output dhuwur, efisiensi pompa dhuwur, kerugian penyisipan sing endhek, lan ora sensitif marang kahanan polarisasi.
Prinsip kerja penguat serat sing didoping erbium
Penguat serat sing didoping erbium（Penguat Optik EDFA） Utamane kasusun saka serat sing didoping erbium (dawane udakara 10-30m) lan sumber cahya pompa. Prinsip kerjane yaiku serat sing didoping erbium ngasilake radiasi sing dirangsang ing sangisore aksi sumber cahya sing dipompa (dawane gelombang 980nm utawa 1480nm), lan cahya sing dipancarake owah karo owah-owahan sinyal cahya input, sing padha karo nguatake sinyal cahya input. Asil kasebut nuduhake yen gain penguat serat sing didoping erbium biasane 15-40db, lan jarak relay bisa ditambah luwih saka 100 km. Dadi, wong-wong ora bisa ora takon: kenapa para ilmuwan mikir nggunakake erbium sing didoping ing penguat serat kanggo nambah intensitas gelombang cahya? Kita ngerti yen erbium minangka unsur bumi langka, lan unsur bumi langka duwe karakteristik struktural khusus. Doping unsur bumi langka ing piranti optik wis digunakake sajrone wektu sing suwe kanggo ningkatake kinerja piranti optik, mula iki dudu faktor sing ora disengaja. Kajaba iku, kenapa dawa gelombang sumber cahya pompa dipilih ing 980nm utawa 1480nm? Nyatane, dawa gelombang sumber cahya pompa bisa 520nm, 650nm, 980nm, lan 1480nm, nanging praktik wis mbuktekake manawa dawa gelombang efisiensi laser sumber cahya pompa 1480nm paling dhuwur, banjur dawa gelombang sumber cahya pompa 980nm.
Struktur fisik
Struktur dhasar penguat serat sing didoping erbium (Penguat Optik EDFA). Ana isolator ing ujung input lan ujung output, tujuane kanggo nggawe transmisi sinyal optik siji arah. Exciter pompa duwe dawa gelombang 980nm utawa 1480nm lan digunakake kanggo nyedhiyakake energi. Fungsi coupler yaiku kanggo nggandhengake sinyal optik input lan cahya pompa menyang serat sing didoping erbium, lan nransfer energi cahya pompa menyang sinyal optik input liwat aksi serat sing didoping erbium, supaya bisa nggayuh amplifikasi energi sinyal optik input. Kanggo entuk daya optik output sing luwih dhuwur lan indeks gangguan sing luwih murah, penguat serat sing didoping erbium sing digunakake ing praktik nggunakake struktur rong utawa luwih sumber pompa kanthi isolator ing tengah kanggo ngisolasi siji liyane. Kanggo entuk kurva gain sing luwih amba lan rata, filter perataan gain ditambahake.
EDFA kasusun saka limang bagean utama: Serat sing didoping erbium (EDF), Optical coupler (WDM), isolator optik (ISO), Filter Optik, lan Suplai Pompa. Sumber pompa sing umum digunakake kalebu 980nm lan 1480nm, lan loro sumber pompa iki duwe efisiensi pompa sing luwih dhuwur lan digunakake luwih akeh. Koefisien gangguan sumber cahya pompa 980nm luwih murah; Sumber cahya pompa 1480nm duwe efisiensi pompa sing luwih dhuwur lan bisa entuk daya output sing luwih gedhe (udakara 3dB luwih dhuwur tinimbang sumber cahya pompa 980nm).
kauntungan
1. Dawane gelombang operasi konsisten karo jendela atenuasi minimal serat mode tunggal.
2. Efisiensi kopling sing dhuwur. Amarga iki minangka penguat serat, gampang dikopling karo serat transmisi.
3. Efisiensi konversi energi sing dhuwur. Inti EDF luwih cilik tinimbang serat transmisi, lan lampu sinyal lan lampu pompa dikirim bebarengan ing EDF, saengga kapasitas optik dadi terkonsentrasi banget. Iki ndadekake interaksi antarane cahya lan medium gain ion Er kebak banget, ditambah karo dawa serat sing didoping erbium sing cocog, saengga efisiensi konversi energi cahya dhuwur.
4. Gain dhuwur, indeks gangguan kurang, daya output gedhe, crosstalk kurang antarane saluran.
5. Karakteristik gain sing stabil: EDFA ora sensitif marang suhu, lan gain nduweni korelasi sing sithik karo polarisasi.
6. Fitur gain ora gumantung saka bit rate sistem lan format data.
kekurangan
1. Efek nonlinier: EDFA nguatake daya optik kanthi nambah daya optik sing diinjeksi menyang serat, nanging luwih gedhe luwih apik. Nalika daya optik ditambah nganti tingkat tartamtu, efek nonlinier serat optik bakal diasilake. Mulane, nalika nggunakake penguat serat optik, perhatian kudu diwenehake marang nilai kontrol daya serat optik mlebu saluran tunggal.
2. Rentang dawa gelombang gain tetep: rentang dawa gelombang kerja C-band EDFA yaiku 1530nm ~ 1561nm; Rentang dawa gelombang kerja L-band EDFA yaiku 1565nm ~ 1625nm.
3. Bandwidth gain sing ora rata: Bandwidth gain saka penguat serat EDFA sing didoping erbium iku amba banget, nanging spektrum gain saka EDF dhewe ora rata. Filter perataan gain kudu diadopsi kanggo meratakan gain ing sistem WDM.
4. Masalah lonjakan cahya: Nalika jalur cahya normal, ion erbium sing dieksitasi dening cahya pompa bakal digawa dening cahya sinyal, saengga ngrampungake amplifikasi cahya sinyal. Yen cahya input dipotong, amarga ion erbium metastabil terus nglumpuk, sawise input cahya sinyal dipulihake, energi bakal mlumpat, sing nyebabake lonjakan cahya.
5. Solusi kanggo lonjakan optik yaiku kanthi nglakokake fungsi pangurangan daya optik otomatis (APR) utawa mateni daya optik otomatis (APSD) ing EDFA, yaiku, EDFA kanthi otomatis nyuda daya utawa mateni daya kanthi otomatis nalika ora ana lampu input, saengga nyegah kedadeyan fenomena lonjakan.
Mode aplikasi
1. Penguat penguat digunakake kanggo ngunggahake daya sinyal dawa gelombang pirang-pirang sawise gelombang penguat, banjur ngirimake. Amarga daya sinyal sawise gelombang penguat umume gedhe, indeks gangguan lan gain saka penguat daya ora pati dhuwur. Nduweni daya output sing relatif gedhe.
2. Line-amplifier, sawise Power Amplifier, digunakake kanggo ngimbangi kerugian transmisi Line kanthi periodik, umume mbutuhake indeks gangguan sing relatif cilik lan daya optik output sing gedhe.
3. Pre-Amplifier: Sadurunge splitter lan sawise penguat saluran, iki digunakake kanggo nguatake sinyal lan ningkatake sensitivitas panrima (yen rasio sinyal-ke-gangguan optik (OSNR) memenuhi syarat, daya input sing luwih gedhe bisa nyuda gangguan panrima dhewe lan ningkatake sensitivitas panrima), lan indeks gangguan cilik banget. Ora ana syarat gedhe kanggo daya output.
Wektu kiriman: 17 Maret 2025