Prinsip lan aplikasi sakaamplifier serat erbium-doped EDFA
Struktur dhasar sakaEDFAamplifier serat erbium-doped, sing utamané dumadi saka medium aktif (serat kuarsa doped 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 ngelawan (mompa mundur), utawa loro arah (mompa bidirectional) ing serat Erbium. Nalika lampu sinyal lan lampu pump disuntikake menyang serat erbium ing wektu sing padha, ion erbium bungah kanggo tingkat energi dhuwur (sistem telung tingkat) ing tumindak cahya pump, lan rauh bosok kanggo tingkat metastabil. Nalika bali menyang kahanan lemah miturut tumindak cahya sinyal kedadeyan, foton sing cocog karo lampu sinyal kasebut dipancarake, supaya sinyal kasebut digedhekake. Spektrum emisi spontan sing digedhekake (ASE) nduweni bandwidth gedhe (nganti 20-40nm) lan duwe rong puncak sing cocog karo 1530nm lan 1550nm.
Kaluwihan utama sakaamplifier EDFAyaiku gain dhuwur, bandwidth gedhe, daya output dhuwur, efisiensi pumping dhuwur, mundhut selipan kurang, lan insensitivitas kanggo negara polarisasi.
Prinsip kerja penguat serat erbium-doped
Penguat serat Erbium-doped(EDFA Optical Amplifier） utamane kasusun saka serat erbium-doped (udakara 10-30m dawane) lan sumber cahya pompa. Prinsip kerja yaiku serat erbium-doped ngasilake radiasi sing dirangsang miturut tumindak sumber cahya sing dipompa (panjang gelombang 980nm utawa 1480nm), lan owah-owahan cahya sing dipancarake kanthi owah-owahan sinyal cahya input, sing padha karo nggedhekake sinyal cahya input. Asil nuduhake yen gain amplifier serat Erbium-doped biasane 15-40db, lan jarak relay bisa tambah luwih saka 100km. Dadi, wong ora bisa takon: kenapa para ilmuwan mikir nggunakake erbium doped ing amplifier serat kanggo nambah intensitas gelombang cahya? Kita ngerti manawa erbium minangka unsur bumi langka, lan unsur bumi langka duwe ciri struktur khusus. Doping unsur rare earth ing piranti optik wis suwe digunakake 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 saka sumber cahya pump bisa 520nm, 650nm, 980nm, lan 1480nm, nanging laku wis mbuktekaken sing dawa gelombang 1480nm pump sumber cahya efficiency laser paling dhuwur, ngiring dening dawa gelombang 980nm sumber cahya pump.
Struktur fisik
Struktur dhasar amplifier serat erbium-doped (EDFA Optical Amplifier). Ana isolator ing mburi input lan mburi output, tujuane kanggo nggawe sinyal optik transmisi siji-arah. Exciter pompa nduweni dawa gelombang 980nm utawa 1480nm lan digunakake kanggo nyedhiyakake energi. Fungsi saka coupler kanggo saperangan sinyal optik input lan cahya pump menyang serat erbium-doped, lan nransfer energi cahya pump kanggo sinyal optik input liwat tumindak serat erbium-doped, supaya minangka kanggo éling amplifikasi energi saka sinyal optik input. Kanggo entuk daya optik output sing luwih dhuwur lan indeks gangguan sing luwih murah, amplifier serat Erbium-doped sing digunakake ing praktik nggunakake struktur loro utawa luwih sumber pompa kanthi isolator ing tengah kanggo ngisolasi saben liyane. Kanggo entuk kurva gain sing luwih amba lan luwih rata, filter gain flattening ditambahake.
EDFA kasusun saka limang bagean utama: Erbium-doped fiber (EDF), Optical coupler (WDM), optical isolator (ISO), Optical Filter, lan Pumping Supply. Sumber pompa sing umum digunakake kalebu 980nm lan 1480nm, lan loro sumber pompa kasebut duwe efisiensi pompa sing luwih dhuwur lan digunakake luwih akeh. 980nm pump sumber cahya koefisien gangguan luwih murah; Sumber cahya pompa 1480nm nduweni efisiensi pompa sing luwih dhuwur lan bisa entuk daya output sing luwih gedhe (udakara 3dB luwih dhuwur tinimbang sumber lampu pompa 980nm).
kauntungan
1. Dawane gelombang operasi konsisten karo jendhela atenuasi minimal serat mode tunggal.
2. Efisiensi kopling dhuwur. Amarga iku amplifier serat, iku gampang kanggo kopling karo serat transmisi.
3. Efisiensi konversi energi dhuwur. Inti EDF luwih cilik tinimbang serat transmisi, lan lampu sinyal lan lampu pompa dikirim bebarengan ing EDF, saengga kapasitas optik banget konsentrasi. Iki ndadekake interaksi antarane cahya lan gain medium Er ion banget lengkap, gegandhengan karo dawa cocok saka serat erbium-doped, supaya efficiency konversi energi cahya dhuwur.
4. gain dhuwur, indeks gangguan kurang, daya output gedhe, crosstalk kurang antarane saluran.
5. karakteristik gain stabil: EDFA ora sensitif suhu, lan gain wis sethitik korélasi karo polarisasi.
6. Fitur gain punika independen saka tingkat dicokot sistem lan format data.
kekirangan
1. Efek nonlinier: EDFA amplifies daya optik kanthi nambah daya optik nyuntikaken menyang serat, nanging luwih gedhe sing luwih apik. Nalika daya optik tambah menyang ombone tartamtu, efek nonlinear saka serat optik bakal diprodhuksi. Mulane, nalika nggunakake amplifier serat optik, manungsa waé kudu mbayar kanggo Nilai Ngontrol daya serat optik siji-saluran mlebu.
2. Ing sawetara dawa gelombang gain tetep: sawetara dawa gelombang digunakake C-band EDFA punika 1530nm ~ 1561nm; Jangkoan dawa gelombang kerja L-band EDFA yaiku 1565nm ~ 1625nm.
3. Bandwidth gain ora rata: Bandwidth gain saka EDFA erbium-doped amplifier serat banget sudhut, nanging gain spektrum EDF dhewe ora warata. Filter flattening gain kudu diadopsi kanggo flatten gain ing sistem WDM.
4. Masalah lonjakan cahya: Nalika jalur cahya normal, ion erbium sing bungah dening lampu pompa digawa dening lampu sinyal, saéngga ngrampungake amplifikasi lampu sinyal. Yen lampu input dipotong, amarga ion erbium metastabil terus nglumpukake, yen input lampu sinyal dibalekake, energi bakal mlumpat, nyebabake lonjakan cahya.
5. Solusi kanggo gelombang optik yaiku nyadari fungsi pengurangan daya optik otomatis (APR) utawa fungsi mati daya optik otomatis (APSD) ing EDFA, yaiku, EDFA kanthi otomatis nyuda daya utawa kanthi otomatis mateni daya nalika ora ana lampu input, saéngga nyuda kedadeyan fenomena lonjakan.
Mode aplikasi
1. amplifier booster digunakake kanggo ngedongkrak daya sawetara sinyal dawa gelombang sawise gelombang nyurung, lan banjur ngirimaken. Wiwit daya sinyal sawise gelombang booster umume gedhe, indeks gangguan lan gain saka amplifier daya ora dhuwur banget. Nduwe daya output sing relatif gedhe.
2. Line-amplifier, sawise Power Amplifier, digunakake kanggo periodik ijol mundhut transmisi Line, umume mbutuhake indeks gangguan relatif cilik lan daya optik output gedhe.
3. Pre-Amplifier: Sadurunge splitter lan sawise amplifier baris, digunakake kanggo nggedhekake sinyal lan nambah sensitivitas panrima (ing kasus sing rasio sinyal-kanggo-gangguan optik (OSNR) meets syarat, daya input luwih gedhe bisa nyuda gangguan saka panrima dhewe lan nambah sensitivitas panrima), lan indeks gangguan banget cilik. Ora ana syarat gedhe babagan daya output.
Posting wektu: Mar-17-2025