Principio de funcionamiento básico:
El
amplificador de fibra dopada con erbio (EDFA)es un medio que utiliza iones de helio para lograr la conversión de energía. La ventana de amplificación de energía tiene una ventana de longitud de onda operativa de 1 550 nm y un ancho de 50 am, lo que es consistente con la ventana de baja pérdida de la fibra. La ventana de inyección de energía es de 980 nm y 1 480 nm. Generalmente, una fibra iónica dopada con erbio se prepara como un núcleo de amplificación de EDFA, es decir, un medio activo. El sistema de amplificación es un sistema láser de tres niveles, la energía de la luz inyectada de 980 nm es absorbida por los iones de helio hasta el nivel de alta energía 4", y el nivel de transición 4n del láser pasa por la oscilación de relajación. Debido a la larga vida del nivel de energía, una gran cantidad de acumulación Las partículas activadas, que reservan una gran cantidad de energía, y luego pasan la radiación estimulada con la luz de señal, obtienen una señal multiplicada de la misma frecuencia y la misma fase, y devuelven la partículas al estado fundamental. El ruido inducido en el proceso de amplificación es radiación espontánea ( Emisión espontánea amplificada (ASE), que está relacionada con la longitud de onda de la bomba. En general, la bomba láser de 980 nm es de baja eficiencia y ruido , mientras que el láser de 1 480 nm es altamente eficiente y ruidoso. En el proceso de diseño, el amplificador de prefibra general EDFA utiliza un bombeo de 980 nm, el amplificador Booster EDFA en el extremo transmisor utiliza un método de bombeo híbrido de 980 nm y 1 480 nm , y medios especialmente diseñados de acuerdo con los requisitos de DWDM para filtros de ecualización óptica. Filtro plano de diafragma.
La estructura básica de un amplificador de fibra dopada con erbio (FDFA):
Un EDFA típico consta de una fibra dopada con erbio, una fuente de bombeo, un multiplexor de división de longitud de onda, un aislador óptico y un filtro óptico. La fibra dopada con erbio proporciona amplificación, la fuente de bombeo proporciona suficiente potencia de bombeo y el multiplexor de división de longitud de onda combina la luz de señal y la luz de bombeo en la fibra dopada con erbio. El aislador óptico garantiza una transmisión de luz unidireccional para evitar que los reflejos de luz formen oscilaciones ópticas y la luz de retroalimentación provoque perturbaciones en el estado operativo de la señal láser. El papel del filtro óptico es filtrar el ruido ASE en el amplificador óptico y mejorar la relación señal-ruido del EDFA. Por lo general, EDFA tiene tres tipos de bombas: bomba codireccional, bomba inversa y bomba bidireccional. Para garantizar que la amplificación del EDFA sea constante (es decir, el amplificador lineal del preamplificador y la línea) o la potencia de salida sea constante (es decir, el amplificador de potencia de saturación en el extremo transmisor), es necesario diseñar un circuito auxiliar para monitorear la potencia de entrada y salida del EDFA, así como la fuente de bombeo. El estado del trabajo es monitoreado y controlado. De acuerdo con los resultados del monitoreo, los parámetros de trabajo de la fuente de luz de la bomba se ajustan adecuadamente para que el EDFA funcione en el estado óptimo. Además, la sección del circuito auxiliar también incluye circuitos para funciones de protección como el control automático de temperatura y el control automático de potencia.
Rendimiento básico del amplificador de fibra dopada con erbio (EDFA):
El rendimiento básico de EDFA se refleja en la ganancia, la potencia de salida y el ruido, así como en el ancho de banda y la ecualización.
1. Características de ganancia Las características de ganancia representan la capacidad de amplificación de la relación entre la potencia de salida del amplificador óptico y la potencia de entrada. Está relacionado con varios factores, generalmente expresados en dB, y el factor de amplificación comúnmente utilizado es de 15 a 40 dB. En general, la ganancia está directamente relacionada con la potencia de bombeo y también con la longitud de la fibra dopada con erbio. El mejor valor se puede encontrar mediante el experimento.
2. Características de potencia de salida Para un amplificador óptico lineal ideal, la señal óptica se puede amplificar y emitir con la misma ganancia independientemente de la potencia óptica de entrada. Para garantizar esta condición, generalmente solo cuando se ingresa una pequeña señal óptica, la salida de la señal óptica amplificada por suficiente ganancia es insuficiente para reducir el número de partículas del nivel de energía de la potencia de bombeo inyectada en el láser. Sin embargo, cuando la potencia óptica de entrada es lo suficientemente grande, la potencia inyectada es insuficiente para compensar la potencia de salida después de la amplificación, por lo que el número de partículas invertidas se satura y reduce, y por lo tanto la potencia óptica de salida disminuye, lo que afecta la disminución. del factor de amplificación, es decir, la saturación de ganancia. , para que la amplificación entre en la región de saturación de amplificación no lineal. La potencia de salida máxima del EDFA generalmente se expresa como una potencia de salida saturada de 3 dB, que corresponde a la potencia de salida cuando la ganancia de saturación cae 3 dB, lo que refleja la capacidad de salida de potencia máxima del EDFA. Las características de salida de saturación del EDFA están relacionadas con la potencia de la bomba, la longitud de la fibra dopada con erbio y la estructura. Cuanto mayor sea la potencia óptica de la bomba, mayor será la potencia de salida saturada de 3 dB; cuanto mayor sea la longitud de la fibra dopada con erbio, mayor será la potencia de salida saturada de 3 dB.
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