Erbium qatqılı Fiber Gücləndiricilər (EDFA)

Erbium qatqılı lif gücləndiriciləri (EDFA) gücləndirici mühit kimi erbium (Er3+) kimi nadir torpaq elementlərindən istifadə edir.İstehsal prosesində lif nüvəsinə əlavə olunur.O, şüşədən hazırlanmış qısa bir lif parçasından (adətən 10 m və ya daha çox) ibarətdir ki, içərisinə ion (Er3+) şəklində qatqı maddəsi kimi nəzarət edilən az miqdarda erbium əlavə edilir.Beləliklə, silisium lifi ev sahibi mühit rolunu oynayır.Əməliyyat dalğa uzunluğunu və qazanc bant genişliyini təyin edən silisium lifi deyil, əlavə maddələrdir (erbium).EDFA-lar ümumiyyətlə 1550 nm dalğa uzunluğu bölgəsində işləyir və 1 Tbps-dən çox tutum təklif edə bilər.Beləliklə, onlar WDM sistemlərində geniş istifadə olunur.

EDFA-nın gücləndirmə mexanizmi üçün stimullaşdırılmış emissiya prinsipi tətbiq olunur.Dopant (erbium ionu) yüksək enerjili vəziyyətdə olduqda, giriş optik siqnalının hadisə fotonu onu stimullaşdıracaq.O, enerjisinin bir hissəsini dopanta buraxır və daha sabit olan aşağı enerjili vəziyyətə (“stimullaşdırılmış emissiya”) qayıdır.Aşağıdakı rəqəm EDFA-nın əsas strukturunu göstərir.

1.1 EDFA-nın əsas strukturu

Nasos lazer diodu normal olaraq yüksək gücdə (~ 10-200 mVt) dalğa uzunluğunun (ya 980 nm və ya 1480 nm-də) optik siqnalını istehsal edir.Bu siqnal WDM birləşdiricisi vasitəsilə silisium lifinin erbium əlavə edilmiş hissəsində işıq giriş siqnalı ilə birləşdirilir.Erbium ionları bu nasos siqnal enerjisini udacaq və həyəcanlı vəziyyətinə sıçrayacaq.Çıxış işığı siqnalının bir hissəsi optik filtr və detektor vasitəsilə nasos lazerinin girişinə vurulur və geri qaytarılır.Bu, EDFA-ları özünü tənzimləyən gücləndiricilər etmək üçün əks əlaqə gücünə nəzarət mexanizmi kimi xidmət edir.Bütün metastabil elektronlar istehlak edildikdə, əlavə gücləndirmə baş vermir.Beləliklə, sistem avtomatik olaraq sabitləşir, çünki EDFA-nın çıxış optik gücü, əgər varsa, giriş gücünün dəyişməsindən asılı olmayaraq demək olar ki, sabit qalır.

1.2 EDFA-nın sadələşdirilmiş funksional sxemi

Yuxarıdakı rəqəm, lazerdən gələn nasos siqnalının WDM bağlayıcı vasitəsilə giriş optik siqnalına (1480 nm və ya 980 nm-də) əlavə edildiyi EDFA-nın sadələşdirilmiş funksional sxemini göstərir.

Bu diaqram çox sadə EDF gücləndiricisini göstərir.Nasos siqnalının dalğa uzunluğu (təxminən 50 mVt nasos gücü ilə) 1480 nm və ya 980 nm-dir.Bu nasos siqnalının bir hissəsi Erbium qatqılı lifin qısa uzunluğu daxilində stimullaşdırılmış emissiya ilə giriş optik siqnalına ötürülür.Təxminən 5-15 dB tipik optik qazanc və 10 dB-dən az səs-küy rəqəminə malikdir.1550 nm əməliyyat üçün 30-40 dB optik qazanc əldə etmək mümkündür.

1.3 EDFA-nın praktiki həyata keçirilməsi

Yuxarıdakı rəqəm WDM tətbiqində istifadə edildikdə praktik strukturu ilə EDFA-nın sadələşdirilmiş əməliyyatını təsvir edir.

Göstərildiyi kimi, o, aşağıdakı əsas hissələrdən ibarətdir:

• Girişdə bir izolyator.Bu, EDFA tərəfindən yaranan səs-küyün ötürücü ucuna doğru yayılmasından qoruyur.

• WDM birləşdiricisi.O, aşağı güclü 1550 nm optik giriş məlumat siqnalını 980 nm dalğa uzunluğunda yüksək güclü nasos optik siqnalı (lazer kimi nasos mənbəyindən) ilə birləşdirir.

• Erbium qatqılı silisium lifinin kiçik bir hissəsi.Əslində, bu, EDFA-nın aktiv mühiti kimi xidmət edir.

• Çıxışda bir izolyator.Bu, hər hansı bir əks əks olunan optik siqnalın erbium qatqılı silisium lifinə daxil olmasının qarşısını almağa kömək edir.

Son çıxış siqnalı 980 nm dalğa uzunluğunda nasos siqnalı ilə gücləndirilmiş 1550 nm dalğa uzunluğunda optik məlumat siqnalıdır.

Erbium qatqılı Fiber Gücləndiricilərin (EDFA) növləri

Erbium qatqılı lif gücləndiricilərinin (EDFA) iki növü vardır:

• Birgə yayma nasosu ilə EDFA

• əks-yayıcı nasos ilə EDFA

Aşağıdakı şəkildə EDFA konstruksiyalarında istifadə oluna bilən əks-yayılan nasos və iki istiqamətli nasos tənzimləmələri göstərilir.

Müxtəlif nasos tənzimləmələri

Birgə yayılan nasos EDFA aşağı səs-küylə daha aşağı optik gücə malikdir;əks-yayılan nasos EDFA isə daha yüksək çıxış optik gücünü təmin edir, lakin daha çox səs-küy yaradır.Tipik kommersiya EDFA-da, eyni vaxtda birgə yayılan və əks-yayılan nasosla iki istiqamətli nasosdan istifadə olunur ki, bu da nisbətən vahid optik qazanc əldə edir.

EDFA-nın gücləndirici, in-line və pre-gücləndirici kimi tətbiqi

Optik lifli kommunikasiya bağlantısının uzun məsafəli tətbiqində EDFA-lar optik ötürücünün çıxışında gücləndirici gücləndirici, optik liflə birlikdə daxili optik gücləndirici və həmçinin optik lifdən bir qədər əvvəl əvvəlcədən gücləndirici kimi istifadə edilə bilər. yuxarıdakı şəkildə göstərildiyi kimi qəbuledici.

Qeyd etmək olar ki, daxili EDFA-lar lif itkisindən asılı olaraq bir-birindən 20-100 km məsafədə yerləşdirilir.Optik giriş siqnalı 1,55 μm dalğa uzunluğundadır, nasos lazerləri isə 1,48 μm və ya 980 nm dalğa uzunluğunda işləyir.Erbium qatqılı lifin tipik uzunluğu 10-50 m-dir.

EDFA-larda gücləndirmə mexanizmi

Daha əvvəl qeyd edildiyi kimi, EDFA-da gücləndirmə mexanizmi lazerdəki kimi stimullaşdırılmış emissiyaya əsaslanır.Optik nasos siqnalından yüksək enerji (başqa lazer tərəfindən istehsal olunur) silisium lifindəki əlavə erbium ionlarını (Er3+) yuxarı enerji vəziyyətində həyəcanlandırır.Giriş optik məlumat siqnalı həyəcanlanmış Erbium ionlarının aşağı enerji vəziyyətinə keçidini stimullaşdırır və eyni enerjiyə, yəni giriş optik siqnalı ilə eyni dalğa uzunluğuna malik fotonların şüalanması ilə nəticələnir.

Enerji səviyyəsi diaqramı: Sərbəst Erbium ionları enerji zolağının diskret səviyyələrini nümayiş etdirir.Erbium ionları silisium lifinə qatqılandıqda, onların hər bir enerji səviyyələri bir-biri ilə yaxından əlaqəli bir sıra səviyyələrə bölünərək enerji zolağı yaradır.

1.4 EDFA-da gücləndirmə mexanizmi

Populyasiya inversiyasına nail olmaq üçün Er3+ ionları 2-ci aralıq səviyyədə vurulur. Dolayı metodda (980 nm nasos) Er3+ ionları davamlı olaraq 1-ci səviyyədən 3-cü səviyyəyə köçürülür. Bunun ardınca qeyri-radiativ parçalanma ilə 2-ci səviyyəyə keçir. 1500-1600 nm istənilən dalğa uzunluğunda optik siqnalları yayaraq 1-ci səviyyəyə düşürlər.Bu 3 səviyyəli gücləndirmə mexanizmi kimi tanınır.

Daha çox Erbium qatqılı məhsullar üçün vebsaytımıza nəzər salın.

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

E-poçt:devin@erbiumtechnology.com

WhatsApp: +86-18113047438

Faks: +86-2887897578

Əlavə edin: No.23, Chaoyang yolu, Xihe küçəsi, Longquanyi rayonu, Chengdu,610107, Çin.