ერბიუმ-დოპირებული ბოჭკოვანი გამაძლიერებლები (EDFA)

ერბიუმ-დოპირებული ბოჭკოვანი გამაძლიერებლები (EDFA) იყენებენ იშვიათი დედამიწის ელემენტებს, როგორიცაა ერბიუმი (Er3+), როგორც გამაძლიერებელი საშუალება.წარმოების პროცესში ის შეჰყავთ ბოჭკოვან ბირთვში.იგი შედგება მინისგან დამზადებული ბოჭკოს მოკლე ნაწილისგან (ჩვეულებრივ, 10 მ ან მეტი), რომელშიც ერბიუმის მცირე კონტროლირებადი რაოდენობა ემატება დოპანტის სახით იონის სახით (Er3+).ამრიგად, სილიციუმის ბოჭკოვანი მოქმედებს როგორც მასპინძელი საშუალება.ეს არის დოპანტები (ერბიუმი) და არა სილიციუმის ბოჭკო, რომელიც განსაზღვრავს საოპერაციო ტალღის სიგრძეს და მომატების გამტარობას.EDFA-ები ჩვეულებრივ მოქმედებენ 1550 ნმ ტალღის სიგრძის რეგიონში და შეუძლიათ შემოგთავაზონ სიმძლავრე 1 Tbps-ზე მეტი.ასე რომ, ისინი ფართოდ გამოიყენება WDM სისტემებში.

სტიმულირებული ემისიის პრინციპი გამოიყენება EDFA-ს ამპლიფიკაციის მექანიზმისთვის.როდესაც დოპანტი (ერბიუმის იონი) იმყოფება მაღალ ენერგეტიკულ მდგომარეობაში, შეყვანის ოპტიკური სიგნალის ინციდენტი ფოტონი ასტიმულირებს მას.ის ათავისუფლებს ენერგიის ნაწილს დოპანტს და უბრუნდება დაბალი ენერგიის მდგომარეობას („სტიმულირებულ ემისია“), რომელიც უფრო სტაბილურია.ქვემოთ მოყვანილი სურათი გვიჩვენებს EDFA-ს ძირითად სტრუქტურას.

1.1 EDFA-ს ძირითადი სტრუქტურა

ტუმბოს ლაზერული დიოდი ჩვეულებრივ აწარმოებს ტალღის სიგრძის ოპტიკურ სიგნალს (980 ნმ ან 1480 ნმ) მაღალი სიმძლავრის დროს (~ 10-200 მვტ).ეს სიგნალი შერწყმულია სინათლის შეყვანის სიგნალთან სილიციუმის ბოჭკოს ერბიუმდოპირებულ განყოფილებაში WDM შემაერთებელის საშუალებით.ერბიუმის იონები შთანთქავს ამ ტუმბოს სიგნალის ენერგიას და გადახტება მათ აღგზნებულ მდგომარეობაში.გამომავალი სინათლის სიგნალის ნაწილი იკვებება და იკვებება ტუმბოს ლაზერის შესასვლელთან ოპტიკური ფილტრისა და დეტექტორის მეშვეობით.ეს ემსახურება როგორც უკუკავშირის სიმძლავრის კონტროლის მექანიზმს, რათა EDFAs გახდეს თვითრეგულირებადი გამაძლიერებლები.როდესაც ყველა მეტასტაბილური ელექტრონი მოიხმარება, შემდგომი გაძლიერება არ ხდება.ამრიგად, სისტემა ავტომატურად სტაბილიზდება, რადგან EDFA-ს გამომავალი ოპტიკური სიმძლავრე რჩება თითქმის მუდმივი, მიუხედავად შეყვანის სიმძლავრის მერყეობისა, ასეთის არსებობის შემთხვევაში.

1.2 EDFA-ის გამარტივებული ფუნქციური სქემა

ზემოთ მოყვანილი სურათი გვიჩვენებს EDFA-ს გამარტივებულ ფუნქციურ სქემას, რომელშიც ლაზერის ტუმბოს სიგნალი ემატება შეყვანის ოპტიკურ სიგნალს (1480 ნმ ან 980 ნმ-ზე) WDM წყვილების მეშვეობით.

ეს დიაგრამა აჩვენებს ძალიან ძირითად EDF გამაძლიერებელს.ტუმბოს სიგნალის ტალღის სიგრძე (ტუმბოს სიმძლავრე დაახლოებით 50 მვტ) არის 1480 ნმ ან 980 ნმ.ამ ტუმბოს სიგნალის გარკვეული ნაწილი გადადის შეყვანის ოპტიკურ სიგნალზე სტიმულირებული ემისიის გზით ერბიუმ-დოპირებული ბოჭკოს მოკლე სიგრძეში.მას აქვს ტიპიური ოპტიკური მომატება დაახლოებით 5-15 dB და 10 dB-ზე ნაკლები ხმაურის მაჩვენებელი.1550 ნმ მუშაობისთვის შესაძლებელია 30-40 დბ ოპტიკური მომატების მიღება.

1.3 EDFA-ს პრაქტიკული განხორციელება

ზემოთ მოყვანილი ფიგურა ასახავს EDFA-ს გამარტივებულ მოქმედებას მისი პრაქტიკული სტრუქტურით WDM აპლიკაციაში გამოყენებისას.

როგორც ნაჩვენებია, იგი მოიცავს შემდეგ ძირითად ნაწილებს:

• იზოლატორი შესასვლელში.ეს ხელს უშლის EDFA-ს მიერ წარმოქმნილ ხმაურს გადამცემის ბოლოში გავრცელებისგან.

• WDM დამწყებ.იგი აერთიანებს დაბალი სიმძლავრის 1550 ნმ ოპტიკურ შეყვანის მონაცემთა სიგნალს მაღალი სიმძლავრის სატუმბი ოპტიკურ სიგნალთან (ტუმბოს წყაროდან, როგორიცაა ლაზერი) 980 ნმ ტალღის სიგრძეზე.

• ერბიუმ-დოპირებული სილიციუმის ბოჭკოს მცირე ნაწილი.ფაქტობრივად, ეს ემსახურება როგორც EDFA-ს აქტიურ საშუალებას.

• გამოსასვლელში იზოლატორი.ის ხელს უშლის უკანა მხრიდან ასახული ოპტიკური სიგნალის შეღწევას ერბიუმ-დოპირებული სილიციუმის ბოჭკოში.

საბოლოო გამომავალი სიგნალი არის გაძლიერებული 1550 ნმ ტალღის სიგრძის ოპტიკური მონაცემთა სიგნალი ნარჩენი 980 ნმ ტალღის სიგრძის ტუმბოს სიგნალით.

ერბიუმ-დოპირებული ბოჭკოვანი გამაძლიერებლების სახეები (EDFA)

ერბიუმ-დოპირებული ბოჭკოვანი გამაძლიერებლების (EDFA) ორი ტიპის სტრუქტურა არსებობს:

• EDFA ერთობლივი გამრავლების ტუმბოთი

• EDFA კონტრგამრავლების ტუმბოთ

ქვემოთ მოყვანილი სურათი გვიჩვენებს საწინააღმდეგო გამრავლების ტუმბოს და ორმხრივი ტუმბოს მოწყობილობებს, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას EDFA სტრუქტურებში.

ტუმბოს სხვადასხვა მოწყობა

ერთობლივი გამრავლების ტუმბო EDFA აღჭურვილია დაბალი გამომავალი ოპტიკური სიმძლავრით დაბალი ხმაურით;ხოლო საწინააღმდეგო გამრავლების ტუმბო EDFA უზრუნველყოფს უფრო მაღალ ოპტიკურ სიმძლავრეს, მაგრამ ასევე წარმოქმნის უფრო დიდ ხმაურს.ტიპიურ კომერციულ EDFA-ში გამოიყენება ორმხრივი ტუმბო ერთდროულად გამრავლების და საწინააღმდეგოდ გამრავლებით, რაც იწვევს შედარებით ერთგვაროვან ოპტიკურ მოგებას.

EDFA-ს გამოყენება როგორც გამაძლიერებელი, შიდა და წინასწარ გამაძლიერებელი

ოპტიკური ბოჭკოვანი საკომუნიკაციო კავშირის გრძელვადიანი გამოყენებისას, EDFA შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც გამაძლიერებელი გამაძლიერებელი ოპტიკური გადამცემის გამოსავალზე, ოპტიკურ ბოჭკოებთან ერთად, ასევე წინასწარ გამაძლიერებელი. მიმღები, როგორც ნაჩვენებია ზემოთ მოცემულ ფიგურაში.

შეიძლება აღინიშნოს, რომ in-line EDFA-ები მოთავსებულია 20-100 კმ მანძილზე, ბოჭკოების დანაკარგის მიხედვით.ოპტიკური შეყვანის სიგნალი არის 1,55 მკმ ტალღის სიგრძეზე, ხოლო ტუმბოს ლაზერები მუშაობენ 1,48 μm ან 980 ნმ ტალღის სიგრძეზე.ერბიუმ-დოპირებული ბოჭკოს ტიპიური სიგრძე 10-50 მ-ია.

გამაძლიერებელი მექანიზმი EDFA-ებში

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, EDFA-ში გამაძლიერებელი მექანიზმი ემყარება სტიმულირებული ემისიას, როგორც ლაზერში.ოპტიკური ტუმბოს სიგნალის მაღალი ენერგია (სხვა ლაზერის მიერ წარმოებული) აღაგზნებს დოპანტურ ერბიუმის იონებს (Er3+) სილიციუმის ბოჭკოში ზედა ენერგეტიკულ მდგომარეობაში.შეყვანის ოპტიკური მონაცემების სიგნალი ასტიმულირებს აღგზნებული ერბიუმის იონების გადასვლას ქვედა ენერგეტიკულ მდგომარეობაში და იწვევს ფოტონების გამოსხივებას იგივე ენერგიით, ანუ იგივე ტალღის სიგრძით, როგორც შეყვანის ოპტიკური სიგნალი.

ენერგიის დონის დიაგრამა: თავისუფალი ერბიუმის იონები აჩვენებენ ენერგიის ზოლის დისკრეტულ დონეებს.როდესაც ერბიუმის იონები დოპინგია სილიციუმის ბოჭკოში, მათი თითოეული ენერგეტიკული დონე იყოფა მჭიდროდ დაკავშირებულ დონეებად, რათა წარმოიქმნას ენერგეტიკული ზოლი.

1.4 გაძლიერების მექანიზმი EDFA-ში

პოპულაციის ინვერსიის მისაღწევად, Er3+ იონები ტუმბოს შუალედურ დონეზე 2. არაპირდაპირი მეთოდით (980 ნმ სატუმბი), Er3+ იონები განუწყვეტლივ გადაადგილდებიან 1 დონიდან 3 დონეზე. მას მოჰყვება არარადიაციული დაშლა მე-2 დონემდე. სადაც ისინი ეცემა 1 დონეზე, ასხივებენ ოპტიკურ სიგნალებს სასურველ ტალღის სიგრძეში 1500-1600 ნმ.ეს ცნობილია, როგორც 3 დონის გამაძლიერებელი მექანიზმი.

მეტი ერბიუმ-დოპირებული პროდუქტებისთვის, გთხოვთ, გადახედოთ ჩვენს ვებ-გვერდს.

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

ელ.ფოსტა:devin@erbiumtechnology.com

WhatsApp: +86-18113047438

ფაქსი: +86-2887897578

დამატება: No.23, Chaoyang გზა, Xihe Street, Longquanyi District, Chengdu, 610107, ჩინეთი.