Principio de trabajo
La fibra dopada de Erbium es el componente central de los amplificadores de PA, que amplifica las señales ópticas dopando el elemento de tierra rara Erbium (ER) en el núcleo de fibra. Los iones Erbium tienen una estructura especial de nivel de energía, y cuando están excitados por la luz de la bomba, pasan de bajos niveles de energía a altos niveles de energía. Cuando la luz de la señal pasa a través de una fibra dopada con erbio, se estimulan los iones erbium de alta energía para emitir fotones con el mismo estado de fase, frecuencia y polarización que la luz de la señal, mejorando así la intensidad de la luz de la señal y la amplificación de logro.
La luz de la bomba es una fuente de luz que proporciona energía para los iones Erbium, típicamente utilizando láseres semiconductores (como láseres de longitud de onda de 980 nm o 1480 nm). Después de que la luz de la bomba ingresa a la fibra dopada con erbio, interactúa con iones erbium, lo que hace que pasen a altos niveles de energía. Estos iones Erbium de alta energía generan fotones idénticos a la luz de la señal a través de la emisión estimulada, logrando la amplificación de la luz de la señal. Este mecanismo de bombeo permite que los amplificadores de PA emitan grandes señales ópticas sin convertir directamente la luz de la señal en señales eléctricas.
Para garantizar la calidad de la señal amplificada, los amplificadores de PA reducen el ruido al optimizar la estructura de las fibras dopadas con erbium, seleccionando longitudes y potencias de onda de luz de bomba apropiadas, y otras medidas. La cifra de ruido se controla a ≤ 4.5dB para garantizar que el amplificador mantenga una buena relación señal / ruido mientras amplifica la señal, mejorando así la calidad de la señal.
Escenarios de aplicación
En los sistemas de comunicación de fibra óptica, los amplificadores de señales pequeños de fibra dopada con Erbium de banda C se utilizan para compensar la pérdida de señales ópticas en enlaces de fibra óptica, mejorando la distancia de transmisión y la capacidad del sistema de comunicación. Por ejemplo, en los sistemas de comunicación de cable de fibra óptica de submarino, este amplificador puede restaurar efectivamente la intensidad de la señal óptica atenuada, asegurando la calidad y la confiabilidad de la comunicación.
En las redes de sensores de fibra óptica, este amplificador puede amplificar la salida de señal óptica débil por el sensor, mejorando la precisión de medición del sensor. Por ejemplo, en los sensores de temperatura de fibra óptica, puede amplificar los cambios de intensidad de las señales ópticas causadas por los cambios de temperatura, asegurando la precisión de la medición de la temperatura.
En los sistemas láser de fibra, se pueden usar amplificadores de señales pequeños de fibra de Erbium de banda C para aumentar la potencia de las fuentes de semillas láser, obteniendo así salidas láser de mayor potencia, que pueden usarse para aplicaciones como procesamiento de materiales y tratamiento con láser médico.
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