EDFA و EYDFA چیست؟

EDFA یک وسیله نوری فعال است که با دوپی کردن هسته فیبر نوری با عنصر خاکی نادر "Erbium (ER)" ، سیگنال های نوری ضعیف را تقویت می کند ، با استفاده از اثر انتشار تحریک شده یون های Erbium.

ویژگی های کلیدی:سر و صدای کم ، افزایش زیاد ، پهنای باند گسترده

بنادر:

1. درگاه ورودی سیگنال (IN): سیگنال ضعیف 1550nm را که باید تقویت شود (مانند سیگنال پس از از دست دادن انتقال فیبر نوری یا سیگنال ضعیف قبل از گیرنده) وصل کنید. قدرت ورودی به طور معمول -30 تا -10 dBm است و باید با نوع فیبر نوری مطابقت داشته باشد (به عنوان مثال ، SMF -28).

2. درگاه خروجی سیگنال (OUT): سیگنال تقویت شده 1550nm (برای انتقال یا پذیرش بعدی) را خروجی می کند. قدرت خروجی به طور معمول بین 0 تا 20dbm (سطح Milliwatts) است ، با طراحی بازتاب کم (برای جلوگیری از تداخل بازگشت سیگنال).

درگاه پمپ: برای تأمین انرژی تحریک برای یون های Erbium (درگاه ورودی انرژی هسته) به لیزر پمپ متصل می شود. طول موج اصلی پمپ: 980 نانومتر (نویز کم) یا 1480nm (افزایش زیاد). قدرت پمپ 100 ~ 500 مگاوات.

پورت مانیتورینگ (MON): استخراج 1 ٪ 5 ٪ از سیگنال خروجی برای نظارت واقعی-} زمان نظارت بر قدرت سیگنال تقویت شده و ثبات طول موج (برای استفاده عملیاتی). قدرت خروجی بسیار پایین تر از سیگنال اصلی است (معمولاً -20 ~ -10dbm) ، که بر انتقال سیگنال اصلی تأثیر نمی گذارد.

اصل عملیاتی:

1. تحریک پمپ (تزریق انرژی) لیزر پمپ 980nm/1480nm پمپ نور را از طریق "درگاه پمپ" تزریق می کند ، و یون های er³⁺ در هسته انرژی پمپاژ را جذب می کند ، از حالت زمین (4i₁₅/₂) به حالت بالا- انرژی هیجان زده انرژی (980nm پمپ → 4I → 4i₁₁/4i red ؛

2. وارونگی جمعیت (شرط تقویت) یونهای ارزی- بالا بسیار ناپایدار هستند و به سرعت به حالت متاستیکی (4i₁₃/₂) از طریق "انتقال تابشی غیر-" (با یک عمر حدود 10ms ، امکان پذیر است ، اجازه می دهد تا مدت طولانی {{5 rehation rehantion}} rehation). هنگامی که تعداد یون های ER³⁺ در حالت قابل استفاده به طور قابل توجهی از یون های حالت زمین فراتر رود ، "وارونگی جمعیت" رخ می دهد (یک وضعیت اصلی برای تقویت نوری).

3. تقویت سیگنال (انتشار تحریک شده) چراغ سیگنال 1550 نانومتری که باید تقویت شود ، از طریق "درگاه ورودی" وارد فیبر دوپ شده Erbium- می شود. انرژی فوتون چراغ سیگنال کاملاً با انرژی انتقال از حالت قابل استفاده به حالت زمین یون های er³ مطابقت دارد ، و یون های ER³ قابل استفاده را هیجان زده می کند تا به سرعت به حالت زمین برگردند و فوتونهای جدیدی را که از نظر فرکانس ، فاز و قطبش به نور سیگنال یکسان هستند ، آزاد کنند. این فوتون های جدید به صورت ابررسانا با نور سیگنال اصلی ترکیب می شوند و به "تقویت نمایی" از قدرت سیگنال دست می یابند ، که در نهایت از طریق "درگاه خروجی" تولید می شود.

برنامه ها:

Long - از راه دور شبکه ستون فقرات نوری ارتباطات نوری ، به عنوان "تقویت کننده خط" ، در کابل های نوری بین شهری و ترانسوسیایی مستقر شده است تا بتواند میرایی سیگنال را جبران کند.

2. ترمینال ارتباطی فیبر نوری ، که در آن انتهای گیرنده به عنوان تقویت کننده قبل- برای تقویت سیگنال های ضعیف عمل می کند ، باعث افزایش حساسیت ایستگاه های پایه تلفن همراه و مودم نوری می شود. در انتهای فرستنده ، به عنوان یک تقویت کننده قدرت برای افزایش قدرت انتقال ، مانند خروجی سیگنال نوری از ایستگاه های پایه 5G عمل می کند.

5 در سیستم های CATV (تلویزیون کابلی) ، تقویت سیگنال های تلویزیونی در محدوده طول موج 1550 نانومتری برای دستیابی به پوشش صدها کیلومتری ، جلوگیری از تخریب کیفیت تصویر به دلیل میرایی.

4. سیستم های سنجش فیبر نوری ، تقویت سیگنال های نوری ضعیف از سنسورهای کرنش و دما ، مانند - نظارت بر پل ها و خطوط لوله نفت و گاز ، مسافت سنجش را گسترش می دهد (تا بیش از 100 کیلومتر).

دوپینگ هر دو یون اربیوم و یون های Ytterbium در هسته فیبر نوری ، با استفاده از مکانیسم یون های Ytterbium "به طور مؤثر جذب نور پمپ و انتقال انرژی به یون های Erbium" ، به دستگاه های تقویت کننده سیگنال نوری قدرت بالا در باند طول 1550nm دست می یابد و از طریق محدودیت های قدرت EDFA می شکند.

ویژگی های کلیدی:در مقایسه با EDFA ، از راندمان جذب پمپ بالاتر ، تحمل قدرت بالا قوی تر و قدرت خروجی بالاتر برخوردار است.

بنادر:

1. درگاه ورودی سیگنال (IN): به سیگنال 1550 نانومتر (سیگنال قدرت ضعیف یا متوسط) متصل می شود ، با دامنه قدرت ورودی گسترده تر (-20 تا 0DBM) و تحمل قدرت بالا (برای جلوگیری از سوزاندن).

2. درگاه خروجی سیگنال (OUT): خروجی های سیگنال با قدرت بالا 1550nm (برای کاربردهای لیزر یا انتقال قدرت بالا) ، با قدرت خروجی از 1W تا 1 کیلو وات (از وات تا سطح کیلووات) ، نیاز به اتصالات قدرت بالا (مانند نسخه قدرت بالا FC/APC) ، با محافظت از سوختگی و نشت نور.

درگاه پمپ: برای افزایش قدرت پمپ کل (هسته خروجی با انرژی بالا) می توان پمپ های متعدد را در ترکیب تزریق کرد. طول موج پمپ جریان اصلی: 808 نانومتر (کم هزینه) یا 915 نانومتر (راندمان بالا). قدرت تک پمپ 5 تا 20W ، قدرت کل پمپ های متعدد می تواند به بیش از 50W برسد.

4. پورت نظارت/کنترل: ① قدرت و دما خروجی را کنترل می کند (برای جلوگیری از گرمای بیش از حد). ماژول کنترل خارجی برای تنظیم قدرت/افزایش پمپ. درگاه مانیتور 0.1 ٪ تا 1 ٪ سیگنال (برای جلوگیری از تأثیرگذاری بر توان بالا). درگاه کنترل از پروتکل RS485/اترنت پشتیبانی می کند.

اصل عملیاتی:

1. تحریک پمپ (ترجیح یون ytterbium) لیزرهای پمپ چند- inject چراغ پمپ در 808nm/915nm از طریق "درگاه پمپ" تزریق می شود. یون های Ytterbium (YB³⁺) در هسته فیبر ترجیحا انرژی را جذب می کنند و از حالت زمین (²F₇/₂) به حالت هیجان زده (²F₅/₂) منتقل می شوند.

2. انتقال انرژی (Ytterbium به Erbium) یون های Ytterbium هیجان زده به طور مستقیم فوتون ها را منتشر نمی کنند. در عوض ، آنها به طور موثری انرژی را به یون های اربیم مجاور (er³⁺) از طریق "انتقال انرژی تابشی غیر-" منتقل می کنند ، و این امکان را می دهد تا یون های Erbium از حالت زمین (4I₁₅/₂) به حالت متلاشی (4I₁₃/₂) منتقل شوند. این مرحله به راندمان پایین جذب مستقیم یون اربیم از نور پمپ در EDFA می پردازد و از زباله های انرژی ناشی از غلظت بالای یونهای Erbium جلوگیری می کند.

3. تقویت سیگنال (انتشار یون Erbium تحریک شده) مطابق با EDFA: چراغ سیگنال 1550 نانومتری یونهای Erbium قابل استفاده را برای انتقال تحریک می کند ، و فرکانس- را آزاد می کند تا فوتونهای همسان برای دستیابی به تقویت سیگنال. با توجه به انرژی قوی تر منتقل شده توسط یون های Ytterbium ، می تواند از خروجی سیگنال قدرت بالاتر پشتیبانی کند (وات-} سطح / کیلووات - سطح).

برنامه ها:

ارتباطی فیبر قدرت بالا-} ، به عنوان "تقویت کننده قدرت" برای شبکه های منطقه متروپولیتن و شبکه های دسترسی ، استفاده می شود ، قدرت خروجی کل سیگنال های کانال چند {2} ، مانند شبکه های نوری حومه را پوشش می دهد که بیش از 50 کیلومتر را پوشش می دهد.

2. لیزرهای فیبر درجه-}} ، به عنوان دستگاه های تقویت هسته ، kilowatt خروجی -} سطح 1550 نانومتر که برای برش فلز استفاده می شود (فولاد ضد زنگ ، آلیاژ آلومینیوم) ، جوشکاری و تصفیه سطح (مانند تولید خودرو ، هوافضا) خدمت می کند.

3. تجهیزات لیزر پزشکی ، تولید لیزرهای سطح-} استفاده شده برای جراحی چشمی (مانند درمان آب مروارید) ، درمان های پوستی (مانند حذف رنگدانه ، برداشتن مو)-} طول 1550nm دارای نفوذ بافت متوسط ​​در بدن انسان با آسیب های کمترین است.

ارتباط نوری فضا ، جایی که EYDFA به عنوان تقویت کننده قدرت ایستگاه زمینی در ماهواره- to - ارتباطات لیزر زمینی ، خروجی سیگنال های قدرت بالا {3} برای غلبه بر از دست دادن جوی ، مانند انتقال داده های لیزر از ماهواره های بیدو.

5. در زمینه تحقیقات علمی ، مورد استفاده برای تجزیه و تحلیل طیفی لیزر ، LIDAR (مانند نظارت آلاینده جوی) و به عنوان منبع رانندگی لیزر برای همجوشی محاصره اینرسی (ICF).