Grundläggande arbetsprincip:
De
erbiumdopad fiberförstärkare (EDFA)är ett medium som använder heliumjoner för att uppnå energiomvandling. Energiförstärkningsfönstret har ett arbetsvåglängdsfönster på 1 550 nm och en bredd på 50 am, vilket överensstämmer med fiberns lågförlustfönster. Energiinsprutningsfönstret är 980 nm och 1 480 nm. I allmänhet framställs en erbiumdopad jonfiber som en EDFA-förstärkningskärna, det vill säga ett aktivt medium. Förstärkningssystemet är ett lasersystem med tre nivåer, den injicerade ljusenergin på 980 nm absorberas av heliumjonerna till den höga energinivån 4", och laserns övergångsnivå 4n övergår av relaxationsoscillationen. Pga. lång livslängd på energinivån, en stor mängd ackumulering De aktiverade partiklarna, som reserverar en stor mängd energi, och sedan passerar den stimulerade strålningen med signalljuset, erhåller multiplicerad signal med samma frekvens och samma fas, och returnerar partiklar till marktillståndet. Det inducerade bruset i förstärkningsprocessen är spontan strålning ( Amplified Spontaneous Emission (ASE), som är relaterad till pumpens våglängd. Generellt sett har 980 nm laserpumpen låg effektivitet och låg brus , medan 1 480 nm-lasern är mycket effektiv och bullrig. I designprocessen använder den allmänna förfiberförstärkaren EDFA 980 nm pumpning; booster Booster EDFA i den sändande änden använder en hybridpumpningsmetod på 980 nm och 1 480 nm , och specialdesignade media enligt DWDM-kraven för optiska utjämningsfilter. Diafragma platt filter.
Den grundläggande strukturen för en erbiumdopad fiberförstärkare (FDFA):
En typisk EDFA består av en erbiumdopad fiber, en pumpkälla, en våglängdsmultiplexor, en optisk isolator och ett optiskt filter. Den erbiumdopade fibern ger förstärkning, pumpkällan ger tillräcklig pumpeffekt och våglängdsmultiplexorn kombinerar signalljuset och pumpljuset till den erbiumdopade fibern. Den optiska isolatorn säkerställer envägsöverföring av ljus för att förhindra att ljusreflektioner bildar optiska svängningar och återkopplingsljus orsakar störningar i signallaserns drifttillstånd. Det optiska filtrets roll är att filtrera bort ASE-bruset i den optiska förstärkaren och förbättra signal-brusförhållandet för EDFA. Vanligtvis har EDFA tre pumptyper: co-directional pump, back pump och tvåvägs pump. För att säkerställa att EDFA:s förstärkning är konstant (dvs. den linjära förstärkaren för förförstärkaren och linjen) eller att uteffekten är konstant (dvs. den mättande effektförstärkaren vid sändningsänden), är det nödvändigt att utforma en hjälpkrets för att övervaka in- och uteffekten från EDFA, såväl som pumpkällan. Arbetsstatus övervakas och kontrolleras. Enligt övervakningsresultaten är arbetsparametrarna för pumpens ljuskälla lämpligt justerade för att få EDFA att fungera i det optimala tillståndet. Dessutom innehåller hjälpkretssektionen även kretsar för skyddsfunktioner som automatisk temperaturkontroll och automatisk effektkontroll.
Grundläggande prestanda för erbiumdopad fiberförstärkare (EDFA):
Grundprestandan hos EDFA återspeglas i förstärkning, uteffekt och brus, såväl som bandbredd och utjämning.
1. Förstärkningsegenskaper Förstärkningsegenskaperna representerar förstärkningsförmågan hos förhållandet mellan den optiska förstärkarens uteffekt och ineffekten. Den är relaterad till olika faktorer, vanligtvis uttryckta i dB, och den vanligaste förstärkningsfaktorn är 15 till 40 dB. Generellt sett är förstärkningen direkt relaterad till pumpeffekten och även till längden på den erbiumdopade fibern. Det bästa värdet kan hittas genom experiment.
2. Uteffektegenskaper För en idealisk linjär optisk förstärkare kan den optiska signalen förstärkas och matas ut med samma förstärkning oavsett den ingående optiska effekten. För att säkerställa detta tillstånd, i allmänhet endast när en liten optisk signal matas in, är utsignalen från den optiska signalen förstärkt med tillräcklig förstärkning otillräcklig för att reducera antalet partiklar av energinivån hos pumpkraften som injiceras i lasern. Men när den ingående optiska effekten är tillräckligt stor, är den injicerade effekten otillräcklig för att kompensera för uteffekten efter förstärkning, så att antalet inverterade partiklar mättas och minskas, och därmed minskas den optiska uteffekten, vilket påverkar minskningen av förstärkningsfaktorn, det vill säga förstärkningsmättnaden. så att förstärkningen går in i det ickelinjära förstärkningsmättnadsområdet. Den maximala uteffekten från EDFA uttrycks vanligtvis som 3 dB mättad uteffekt, vilket motsvarar uteffekten när mättnadsförstärkningen sjunker med 3 dB, vilket återspeglar den maximala uteffekten för EDFA. Mättnadsutgångsegenskaperna hos EDFA är relaterade till pumpeffekten, längden på den erbiumdopade fibern och strukturen. Ju högre pumpens optiska effekt, desto större är 3 dB mättad uteffekt; ju längre den erbiumdopade fiberlängden är, desto större är 3 dB mättad uteffekt.
x
