Përforcues me fibër të dopuar me Erbium (EDFA)

Përforcuesit e fibrave të dopuara me erbium (EDFA) përdorin elementë të tokës së rrallë si erbium (Er3+) si mjet përforcues.Dopohet në bërthamën e fibrës gjatë procesit të prodhimit.Ai përbëhet nga një copë e shkurtër fije (zakonisht 10 m ose më shumë) e bërë prej qelqi në të cilën një sasi e vogël e kontrolluar erbiumi shtohet si një dopant në formën e një joni (Er3+).Kështu, fibra silicë vepron si një medium pritës.Janë dopantët (erbiumi) dhe jo fibra silicë që përcaktojnë gjatësinë e valës së funksionimit dhe gjerësinë e brezit të fitimit.EDFA-të në përgjithësi funksionojnë në rajonin me gjatësi vale 1550 nm dhe mund të ofrojnë kapacitete mbi 1 Tbps.Pra, ato përdoren gjerësisht në sistemet WDM.

Parimi i emetimit të stimuluar është i zbatueshëm për mekanizmin e amplifikimit të EDFA.Kur dopanti (një jon erbium) është në një gjendje me energji të lartë, një foton incident i sinjalit optik të hyrjes do ta stimulojë atë.Ai lëshon një pjesë të energjisë së tij tek substanca e papastër dhe kthehet në një gjendje me energji më të ulët ("emision i stimuluar") që është më i qëndrueshëm.Figura më poshtë tregon strukturën bazë të një EDFA.

1.1 Struktura bazë e një EDFA

Dioda lazer e pompës zakonisht prodhon një sinjal optik me gjatësi vale (në 980 nm ose 1480 nm) me fuqi të lartë (~ 10-200 mW).Ky sinjal shoqërohet me sinjalin e hyrjes së dritës në seksionin e erbiumdopuar të fibrës silicë përmes bashkuesit WDM.Jonet e erbiumit do të thithin këtë energji të sinjalit të pompës dhe do të hidhen në gjendjen e tyre të ngacmuar.Një pjesë e sinjalit të dritës së daljes preket dhe rikthehet në hyrjen e lazerit të pompës përmes filtrit optik dhe detektorit.Kjo shërben si mekanizëm i kontrollit të fuqisë kthyese për t'i bërë EDFA-të si amplifikues vetërregullues.Kur të gjitha elektronet metastabile konsumohen, atëherë nuk ndodh përforcim i mëtejshëm.Prandaj, sistemi stabilizohet automatikisht sepse fuqia optike dalëse e EDFA mbetet pothuajse konstante, pavarësisht nga luhatja e fuqisë hyrëse, nëse ka.

1.2 Skema e thjeshtuar funksionale e një EDFA

Figura e mësipërme tregon skemën e thjeshtuar funksionale të një EDFA në të cilën një sinjal pompë nga lazeri i shtohet një sinjali optik hyrës (në 1480 nm ose 980 nm) përmes një bashkuesi WDM.

Ky diagram tregon një përforcues shumë themelor EDF.Gjatësia e valës së sinjalit të pompës (me fuqi të pompës rreth 50 mW) është 1480 nm ose 980 nm.Një pjesë e këtij sinjali të pompës transferohet në sinjalin optik hyrës me emetim të stimuluar brenda një gjatësi të shkurtër të fibrës së dopuar me Erbium.Ka një fitim tipik optik prej rreth 5-15 dB dhe më pak se 10 dB shifër zhurme.Për funksionimin 1550 nm, është e mundur të merret fitim optik 30-40 dB.

1.3 Realizimi praktik i një EDFA

Figura e mësipërme përshkruan një funksionim të thjeshtuar të një EDFA me strukturën e tij praktike kur përdoret në aplikacionin WDM.

Siç tregohet, ai përfshin pjesët kryesore të mëposhtme:

• Një izolator në hyrje.Kjo pengon që zhurma e krijuar nga një EDFA të mos përhapet drejt fundit të transmetuesit.

• Një bashkues WDM.Ai kombinon sinjalin e të dhënave hyrëse optike me fuqi të ulët 1550 nm me sinjalin optik të pompimit me fuqi të lartë (nga burimi i pompës si lazeri) në gjatësi vale 980 nm.

• Një pjesë e vogël e fibrës silicë të dopuar me erbium.Në fakt, kjo shërben si medium aktiv i EDFA.

• Një izolator në dalje.Ndihmon për të parandaluar hyrjen e çdo sinjali optik të reflektuar nga mbrapa në fibrën silicë të dopuar me erbium.

Sinjali përfundimtar i daljes është një sinjal i të dhënave optike me gjatësi vale 1550 nm të përforcuar me një sinjal pompe me gjatësi vale 980 nm të mbetur.

Llojet e përforcuesve të fibrave të dopuar me Erbium (EDFA)

Ekzistojnë dy lloje të strukturave të Amplifikatorëve të Fibrave të Dopuar me Erbium (EDFA):

• EDFA me pompë bashkëshumuese

• EDFA me pompë kundërpërhapëse

Figura më poshtë tregon aranzhimet e pompës kundërpërhapëse dhe pompës dydrejtuese që mund të përdoren në strukturat EDFA.

Rregullime të ndryshme të pompës

Një pompë bashkëpërhapëse EDFA përmban fuqi optike me dalje më të ulët me zhurmë të ulët;ndërsa një pompë kundërpërhapëse EDFA siguron fuqi optike më të lartë në dalje, por gjithashtu prodhon zhurmë më të madhe.Në një EDFA tipike komerciale, përdoret një pompë dydrejtimëshe me pompim të njëkohshëm bashkë-përhapës dhe kundërpërhapës, i cili rezulton në një fitim optik relativisht uniform.

Aplikimi i EDFA si përforcues, në linjë dhe para-përforcues

Në një aplikim të gjatë të një lidhjeje komunikimi me fibër optike, EDFA-të mund të përdoren si një përforcues përforcues në daljen e transmetuesit optik, një përforcues optik në linjë së bashku me fibrën optike si dhe një para-përforcues pak përpara marrësi, siç tregohet në figurën e mësipërme.

Mund të vërehet se EDFA-të në linjë vendosen në një distancë prej 20-100 km në varësi të humbjes së fibrave.Sinjali i hyrjes optike është në gjatësi vale 1,55 μm, ndërsa lazerët e pompës funksionojnë në gjatësi vale 1,48 μm ose 980 nm.Gjatësia tipike e fibrës së dopuar me Erbium është 10-50 m.

Mekanizmi i Amplifikimit në EDFA

Siç u tha më herët, mekanizmi i amplifikimit në një EDFA bazohet në emetimin e stimuluar të ngjashëm me atë të lazerit.Energjia e lartë nga sinjali i pompës optike (i prodhuar nga një lazer tjetër) eksiton jonet e erbiumit të papranueshëm (Er3+) në një fibër silicë në gjendjen e sipërme të energjisë.Sinjali i të dhënave optike hyrëse stimulon kalimin e joneve të erbiumit të ngacmuar në gjendjen më të ulët të energjisë dhe rezulton në rrezatim të fotoneve me të njëjtën energji, pra, të njëjtën gjatësi vale si ajo e sinjalit optik hyrës.

Diagrami i nivelit të energjisë: Jonet e lira të Erbiumit shfaqin nivele diskrete të brezit të energjisë.Kur jonet e Erbiumit dopohen në një fibër silicë, secili prej niveleve të tyre të energjisë ndahet në një numër nivelesh të lidhura ngushtë në mënyrë që të formojë një brez energjie.

1.4 Mekanizmi i amplifikimit në EDFA

Për të arritur përmbysjen e popullsisë, jonet Er3+ pompohen në nivelin e ndërmjetëm 2. Në metodën indirekte (pompimi 980 nm), jonet Er3+ lëvizin vazhdimisht nga niveli 1 në nivelin 3. Ai pasohet nga zbërthimi jo-rrezatues në nivelin 2, nga ku bien në nivelin 1, duke rrezatuar sinjalet optike në gjatësinë e dëshiruar të valës 1500–1600 nm.Ky njihet si mekanizëm përforcues me 3 nivele.

Për më shumë produkte të dopuara me Erbium, ju lutemi hidhini një sy në faqen tonë të internetit.

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

E-mail:devin@erbiumtechnology.com

WhatsApp: +86-18113047438

Faks: +86-2887897578

Shtoni: Nr.23, rruga Chaoyang, rruga Xihe, distrikti Longquanyi, Chengdu, 610107, Kinë.