Էրբիում-դոպված մանրաթելային ուժեղացուցիչներ (EDFAs)

Էրբիումով ներծծված մանրաթելային ուժեղացուցիչները (EDFAs) օգտագործում են հազվագյուտ հողային տարրեր, ինչպիսիք են էրբիումը (Er3+), որպես ուժեղացման միջոց:Արտադրության գործընթացում այն ​​լցվում է մանրաթելային միջուկի մեջ:Այն բաղկացած է մանրաթելի կարճ կտորից (սովորաբար 10 մ կամ ավելի) պատրաստված ապակուց, որի մեջ փոքր վերահսկվող քանակությամբ էրբիում ավելացվում է որպես իոնի (Er3+) ձևով դոպանտ:Այսպիսով, սիլիցիումի մանրաթելը գործում է որպես հյուրընկալող միջավայր:Գործառնական ալիքի երկարությունը և շահույթի թողունակությունը որոշում են ոչ թե սիլիցիումի մանրաթելը, այլ դոպանտները (էրբիումը):EDFA-ները սովորաբար գործում են 1550 նմ ալիքի երկարության տարածքում և կարող են առաջարկել 1 Tbps-ից ավելի հզորություն:Այսպիսով, դրանք լայնորեն կիրառվում են WDM համակարգերում։

Խթանված արտանետման սկզբունքը կիրառելի է EDFA-ի ուժեղացման մեխանիզմի համար:Երբ դոպանտը (էրբիումի իոնը) գտնվում է բարձր էներգիայի վիճակում, մուտքային օպտիկական ազդանշանի դիպված ֆոտոնը կխթանի այն:Այն արձակում է իր էներգիայի մի մասը դոպանտին և վերադառնում ավելի ցածր էներգիայի վիճակի («խթանված արտանետում»), որն ավելի կայուն է:Ստորև բերված նկարը ցույց է տալիս EDFA-ի հիմնական կառուցվածքը:

1.1 EDFA-ի հիմնական կառուցվածքը

Պոմպի լազերային դիոդը սովորաբար արտադրում է ալիքի երկարության օպտիկական ազդանշան (980 նմ կամ 1480 նմ) ​​բարձր հզորությամբ (~ 10–200 մՎտ):Այս ազդանշանը զուգակցվում է լույսի մուտքագրման ազդանշանի հետ սիլիցիումի մանրաթելի էրբիումով պատված հատվածում WDM կցորդիչի միջոցով:Էրբիումի իոնները կկլանում են այս պոմպի ազդանշանային էներգիան և ցատկում իրենց հուզված վիճակին:Ելքային լուսային ազդանշանի մի մասը հպվում և հետ է սնվում պոմպային լազերի մուտքի մոտ՝ օպտիկական ֆիլտրի և դետեկտորի միջոցով:Սա ծառայում է որպես էներգիայի հետադարձ կապի կառավարման մեխանիզմ, որպեսզի EDFA-ները դարձնեն ինքնակարգավորվող ուժեղացուցիչներ:Երբ բոլոր մետակայուն էլեկտրոնները սպառվում են, ապա հետագա ուժեղացում չի առաջանում:Հետևաբար, համակարգը ավտոմատ կերպով կայունանում է, քանի որ EDFA-ի ելքային օպտիկական հզորությունը մնում է գրեթե անփոփոխ՝ անկախ մուտքային հզորության տատանումից, եթե այդպիսիք կան:

1.2 EDFA-ի պարզեցված ֆունկցիոնալ սխեմա

Վերոնշյալ նկարը ցույց է տալիս EDFA-ի պարզեցված ֆունկցիոնալ սխեման, որտեղ լազերային պոմպի ազդանշանը ավելացվում է մուտքային օպտիկական ազդանշանին (1480 նմ կամ 980 նմ) ​​WDM կցորդիչի միջոցով:

Այս դիագրամը ցույց է տալիս շատ հիմնական EDF ուժեղացուցիչ:Պոմպի ազդանշանի ալիքի երկարությունը (մոտ 50 մՎտ պոմպի հզորությամբ) 1480 նմ կամ 980 նմ է։Այս պոմպի ազդանշանի որոշ մասը փոխանցվում է մուտքային օպտիկական ազդանշանին` խթանված արտանետման միջոցով Էրբիումով ներկված մանրաթելի կարճ երկարությամբ:Այն ունի մոտավորապես 5–15 դԲ օպտիկական բարձրացում և 10 դԲ-ից պակաս աղմուկի ցուցանիշ:1550 նմ աշխատանքի համար հնարավոր է ստանալ 30–40 դԲ օպտիկական շահույթ։

1.3 EDFA-ի գործնական իրականացում

Վերոնշյալ նկարը պատկերում է EDFA-ի պարզեցված գործողությունն իր գործնական կառուցվածքով, երբ օգտագործվում է WDM հավելվածում:

Ինչպես ցույց է տրված, այն ներառում է հետևյալ հիմնական մասերը.

• Մեկուսարան մուտքի մոտ:Սա թույլ չի տալիս EDFA-ի կողմից առաջացած աղմուկը տարածվել դեպի հաղորդիչի վերջը:

• WDM կցորդիչ:Այն համատեղում է ցածր էներգիայի 1550 նմ օպտիկական մուտքային տվյալների ազդանշանը բարձր հզորության պոմպային օպտիկական ազդանշանի հետ (պոմպի աղբյուրից, օրինակ՝ լազերային) 980 նմ ալիքի երկարությամբ:

• Էրբիումով ներկված սիլիցիումի մանրաթելի մի փոքր հատված:Փաստորեն, սա ծառայում է որպես EDFA-ի ակտիվ միջոց:

• Մեկուսիչ՝ ելքի վրա։Այն օգնում է կանխել ցանկացած հետևի արտացոլված օպտիկական ազդանշանի մուտքը էրբիումով ներկված սիլիցիումի մանրաթել:

Վերջնական ելքային ազդանշանը ուժեղացված 1550 նմ ալիքի երկարությամբ օպտիկական տվյալների ազդանշան է մնացորդային 980 նմ ալիքի երկարության պոմպի ազդանշանով:

Էրբիում-դոպված մանրաթելային ուժեղացուցիչների տեսակները (EDFAs)

Էրբիում-դոպված մանրաթելային ուժեղացուցիչների (EDFAs) կառուցվածքների երկու տեսակ կա.

• EDFA համատեղ բազմացման պոմպով

• EDFA հակաբազմացնող պոմպով

Ստորև բերված նկարը ցույց է տալիս հակատարածվող պոմպի և երկկողմանի պոմպի դասավորությունները, որոնք կարող են օգտագործվել EDFA կառույցներում:

Տարբեր պոմպերի պայմանավորվածություններ

Համատեղ տարածվող պոմպ EDFA-ն ունի ցածր ելքային օպտիկական հզորություն՝ ցածր աղմուկով;մինչդեռ հակատարածվող պոմպը EDFA ապահովում է ավելի բարձր ելքային օպտիկական հզորություն, բայց նաև ավելի մեծ աղմուկ է արտադրում:Տիպիկ առևտրային EDFA-ում օգտագործվում է երկկողմանի պոմպ՝ միաժամանակ տարածվող և հակատարածվող պոմպով, ինչը հանգեցնում է համեմատաբար միատեսակ օպտիկական շահույթի:

EDFA-ի կիրառումը որպես ուժեղացուցիչ, ներգծային և նախնական ուժեղացուցիչ

Օպտիկական մանրաթելային կապի երկարաժամկետ կիրառման դեպքում EDFA-ները կարող են օգտագործվել որպես ուժեղացուցիչ ուժեղացուցիչ օպտիկական հաղորդիչի ելքի վրա, ներգծային օպտիկական ուժեղացուցիչ օպտիկական մանրաթելերի հետ միասին, ինչպես նաև նախնական ուժեղացուցիչ՝ անմիջապես առաջ: ընդունիչ, ինչպես ցույց է տրված վերը նշված նկարում:

Կարելի է նշել, որ ներկառուցված EDFA-ները տեղադրվում են միմյանցից 20–100 կմ հեռավորության վրա՝ կախված մանրաթելերի կորստից:Օպտիկական մուտքային ազդանշանն ունի 1,55 մկմ ալիքի երկարություն, մինչդեռ պոմպային լազերները գործում են 1,48 մկմ կամ 980 նմ ալիքի երկարությամբ:Էրբիումով ներկված մանրաթելի տիպիկ երկարությունը 10–50 մ է:

Ուժեղացման մեխանիզմը EDFA-ներում

Ինչպես նշվեց ավելի վաղ, EDFA-ում ուժեղացման մեխանիզմը հիմնված է խթանված արտանետումների վրա, որոնք նման են լազերային:Օպտիկական պոմպի ազդանշանի բարձր էներգիան (արտադրված մեկ այլ լազերի կողմից) գրգռում է ներծծող էրբիումի իոնները (Er3+) սիլիցիումի մանրաթելում վերին էներգիայի վիճակում:Մուտքային օպտիկական տվյալների ազդանշանը խթանում է գրգռված Էրբիումի իոնների անցումը ցածր էներգիայի վիճակի և հանգեցնում է նույն էներգիայով ֆոտոնների ճառագայթմանը, այսինքն՝ նույն ալիքի երկարությամբ, ինչ մուտքային օպտիկական ազդանշանը:

Էներգիայի մակարդակի դիագրամԱզատ Էրբիումի իոնները ցուցադրում են էներգիայի գոտու դիսկրետ մակարդակներ:Երբ Էրբիումի իոնները լցվում են սիլիցիումի մանրաթելի մեջ, դրանց էներգիայի յուրաքանչյուր մակարդակը բաժանվում է մի շարք սերտորեն կապված մակարդակների՝ ձևավորելով էներգիայի գոտի:

1.4 Ամրապնդման մեխանիզմ EDFA-ում

Պոպուլյացիայի ինվերսիային հասնելու համար Er3+ իոնները մղվում են միջանկյալ մակարդակ 2: Անուղղակի մեթոդով (980 նմ պոմպում) Er3+ իոնները շարունակաբար տեղափոխվում են 1 մակարդակից 3 մակարդակ: Դրան հաջորդում է ոչ ճառագայթային քայքայումը մինչև 2 մակարդակ՝ սկսած որտեղ նրանք ընկնում են 1-ին մակարդակի վրա՝ ճառագայթելով օպտիկական ազդանշանները 1500–1600 նմ ցանկալի ալիքի երկարությամբ:Սա հայտնի է որպես 3 մակարդակի ուժեղացման մեխանիզմ:

Էրբիում-դոփավորված ավելի շատ ապրանքների համար խնդրում ենք դիտել մեր կայքը:

https://www.erbiumtechnology.com/erbium-laser-glasseye-safe-laser-glass/

Էլ. փոստ:devin@erbiumtechnology.com

WhatsApp՝ +86-18113047438

Ֆաքս՝ +86-2887897578

Ավելացնել՝ No.23, Chaoyang ճանապարհ, Xihe փողոց, Longquanyi թաղամաս, Chengdu, 610107, Չինաստան: