Co jsou EDFA a EYDFA?

EDFA je aktivní optické zařízení, které zesiluje slabé optické signály 1550nm dopingem jádra optického vlákna s prvkem vzácné zeminy „Erbium (ER)“, přičemž využívá stimulovaný emisní účinek erbiových iontů.

Klíčové funkce:Nízký hluk, vysoký zisk, široká šířka pásma

Porty:

1. vstupní port signálu (in): Připojte slabý signál 1550nm, který je třeba amplifikovat (jako je signál po ztrátě přenosu optických vláken nebo slabý signál před přijímačem). Vstupní výkon je obvykle -30 až -10 dBm a musí odpovídat typu optického vlákna (např. SMF -28).

2. Výstupní port signálu (OUT): Vydává amplifikovaný signál 1550nm (pro následný přenos nebo příjem). Výstupní výkon je obvykle mezi 0 až 20 dBm (úroveň miliwattů), s nízkým odrazem (aby se zabránilo návratu signálu).

3. Port čerpadla: Připojuje se k laseru čerpadla, aby poskytoval excitační energii pro ionty Erbium (vstupní port Energy v jádru). Vlnové délky hlavního čerpadla: 980 nm (nízký šum) nebo 1480 nm (vysoký zisk); Výkon čerpadla 100 ~ 500MW.

4. Monitorovací port (MON): extrahuje 1% ~ 5% výstupního signálu pro reálné - časové monitorování a zesíleného signálu výkonu a stability vlnové délky (pro provozní použití). Výstupní výkon je mnohem nižší než hlavní signál (obvykle -20 ~ -10dbm), který neovlivňuje přenos hlavního signálu.

Provozní princip:

1. Excitace čerpadla (injekce energie) Laser čerpadla vstřikuje světlo čerpadla 980NM/1480NM přes „port čerpadla“ a ionty Er³⁺ v jádru absorbují čerpací energii, přecházejí z základního stavu (4i₁₅/₂) na vysokou - Energetická pumpu → 4i₁₁/→ 4i₉).

2. Inverze populace (podmínka pro amplifikaci) Vysoká - Energetická ionty jsou vysoce nestabilní a rychle klesají do metastabilního stavu (4i₁₃/₂) prostřednictvím „non - radiační přechody“ (s zvýšením asi 10 ms, což umožňuje pro dlouhé - reente); Když počet iontů Er³⁺ v metastabilním stavu významně přesahuje počet iontů pozemního stavu, dochází k „inverzi populace“ (základní stav pro optickou amplifikaci).

3. Amplifikace signálu (stimulovaná emise) Signální světlo 1550nm, které je třeba amplifikovat, vstupuje do erbia - dopované vlákno prostřednictvím „vstupního portu“. Fotonová energie signálního světla dokonale odpovídá přechodné energii z metastabilního stavu do základního stavu iontů Er³⁺, což vzrušující metastabilní ionty Er³⁺ pro rychle přechod zpět do základního stavu a uvolňování nových fotonů, které jsou identické ve frekvenci, fázi a polarizaci na signální světlo; Tyto nové fotony se supranduktivně kombinují s původním signálním světlem a dosahují „exponenciálního zesílení“ signálního výkonu, což je nakonec výstup prostřednictvím „výstupního portu“.

Aplikace:

1. Long - Optická komunikační vlákna pro páteř pro optickou vlákno, sloužící jako „lineový zesilovač“, nasazený v meziměstských a transoceanských optických kabelech, aby se kompenzovalo útlum signálu.

2. Komunikační terminál optických vláken, kde koncový konec přijímače působí jako zesilovač Pre - pro zesilování slabých signálů, čímž se zvyšuje přijímací citlivost mobilních základních stanic a optických modem. V koncovém vysílači, působí jako zesilovač výkonu, jako například optický signální výstup 5G základních stanic.

3. V systémech CATV (kabelové televize), zesílení televizních signálů v rozsahu vlnové délky 1550 NM, aby bylo dosaženo pokrytí stovek kilometrů, zabránilo degradaci kvality obrazu v důsledku útlumu.

4. Systémy snímání optických vláken, zesílení slabých optických signálů z napěťových a teplotních senzorů, jako je reálné - monitorování mostů mostů a ropných a plynových potrubí, rozšiřující snímací vzdálenost (až do více než 100 kilometrů).

Doping jak erbiových iontů, tak iontů Ytterbium v ​​jádru optických vláken, využívající mechanismus iontů Ytterbium „účinně absorbující světlo čerpadla a přenášení energie na erbiové ionty,“ dosahuje vysoce výkonných optických signálních amplifikačních zařízení v 1550nm vlnových délkách, což prolomí zařízení EDFA.

Klíčové funkce:Ve srovnání s EDFA má vyšší účinnost absorpce čerpadla, silnější vysokou toleranci výkonu a vyšší výstupní výkon.

Porty:

1. vstupní port signálu (in): Připojuje se k signálu 1550 NM (slabý nebo střední energetický signál), s širším vstupním rozsahem výkonu (-20 až 0dBm) a vysokou tolerancí výkonu (aby se zabránilo vyhoření).

2. Výstupní port signálu (OUT): Výstupy signál s vysokým výkonem 1550nm (pro laserové aplikace nebo vysoký přenos výkonu), s výstupním výkonem v rozmezí od 1 kW (od W

3. Port čerpadla: V kombinaci může být injikována více čerpadel, aby se zvýšil celkový výkon čerpadla (jádro vysokého výkonu). Vlnové délky čerpadla mainstreamu: 808nm (nízké náklady) nebo 915nm (vysoká účinnost); Jednorázová výkon čerpadla 5 až 20 W může celková výkon více čerpadel dosáhnout nad 50 W.

4. Monitorovací/řídicí port: ① Monitoruje výstupní výkon a teplotu (aby se zabránilo přehřátí); ② Externí řídicí modul pro nastavení napájení/zisku čerpadla. Monitorovací port extrahuje 0,1% až 1% signálu (aby se zabránilo ovlivnění vysokého výkonu); Řídicí port podporuje protokol RS485/Ethernet.

Provozní princip:

1. Excitace čerpadla (ytterbium ion preference) Multi - čerpací lasery Injekční světlo čerpadla při 808nm/915nm prostřednictvím „Pord Port“. Ionty ytterbium (yb³⁺) v jádru vlákna přednostně absorbují energii a přecházejí z základního stavu (²F₇/₂) do vzrušeného stavu (²F₅/₂).

2. Přenos energie (ytterbium na erbium) Excitované ionty ytterbium neemitují přímo fotony; Místo toho účinně přenášejí energii do sousedních iontů Erbia (er³⁺) prostřednictvím „non - přenosu energie“, což umožňuje přechodu iontů erbia z pozemního stavu (4i₁₅/₂) do metastabilního stavu (4i₁₃/₂). Tento krok se zabývá nízkou účinností přímé absorpce světla čerpadla v EDFA v Erbium iontu a zabraňuje odpadu energie způsobené vysokými koncentracemi erbiových iontů.

3. Amplifikace signálu (emise stimulovaná erbium iontová emise) konzistentní s EDFA: signální světlo 1550nm excituje metastabilní ionty erbia k přechodu a uvolňuje frekvenci - shodné fotony, aby se dosáhlo zesílení signálu. Vzhledem k silnější energii přenášené ionty Ytterbium může podporovat vyšší výstup signálu výkonu (watt - úroveň / kilowatt - úroveň).

Aplikace:

1. Vysoká - Komunikace s výkonem, která se používá jako „výkonový zesilovač“ pro sítě metropolitních oblastí a přístupové sítě, zvyšuje celkový výstupní výkon multi - kanálových signálů, například v předměstských optických sítích pokrývajících více než 50 kilometrů.

2. Průmyslové - lasery pro vlákny, sloužící jako zařízení amplifikace jádra, výstupní kilowatt - úroveň laserů 1550nm používaných pro řezání kovů (nerezová ocel, slitina hliníku), svařování a povrchové úpravy (jako je automobilová výroba, letecký prostor).

3. Lékařské laserové vybavení, výstupy W

4. Space Optical Communication, kde EYDFA působí jako zesilovač pozemní stanice v satelitu - na - pozemní laserová komunikace, vystupující vysoko - Výkonové signály k překonání atmosférické ztráty, jako je přenos dat laseru z beidou satelitů.

5. V oblasti vědeckého výzkumu, používaného pro laserovou spektrální analýzu, LiDAR (jako je atmosférické monitorování znečišťujících látek) a jako laserový zdroj jízdy pro fúzi inerciálního zadržení (ICF).