C-bånd erbium-dopet fiber lille signalforstærker

Arbejdsprincip

Erbium -dopet fiber er kernekomponenten i PA -forstærkere, der forstærker optiske signaler ved at dope det sjældne jordelement erbium (ER) i fiberkernen. Erbiumioner har en speciel energiniveaustruktur, og når de er begejstrede for pumpelys, overgår de fra lavt energiniveau til høje energiniveau. Når signallyset passerer gennem en Erbium-dopet fiber, stimuleres ERBiumioner med høj energi til at udsende fotoner med den samme fase, frekvens og polarisationstilstand som signallyset og forbedrer derved intensiteten af signallyset og opnåelse af amplifikation.

Pumpelys er en lyskilde, der giver energi til erbiumioner, typisk ved hjælp af halvlederlasere (såsom 980nm eller 1480nm bølgelængde lasere). Efter pumpelyset kommer ind i den erbium-dopede fiber, interagerer den med erbiumioner, hvilket får dem til at overføre til høje energiniveau. Disse erbiumioner med høj energi genererer fotoner, der er identiske med signallyset gennem stimuleret emission, hvilket opnår amplifikation af signallyset. Denne pumpemekanisme gør det muligt for PA -forstærkere at udsende store optiske signaler uden direkte at konvertere signallyset til elektriske signaler.

For at sikre kvaliteten af det amplificerede signal reducerer PA-forstærkere støj ved at optimere strukturen af Erbium-dopede fibre, vælge passende pumpebølgelængder og kræfter og andre mål. Støjfiguren styres ved ≤ 4,5 dB for at sikre, at forstærkeren opretholder et godt signal-til-støjforhold, mens signalet forstærker signalet, hvilket forbedrer signalkvaliteten.

Applikationsscenarier

I fiberoptiske kommunikationssystemer bruges C-bånd Erbium-dopede fiber små signalforstærkere til at kompensere for tabet af optiske signaler i fiberoptiske links, hvilket forbedrer transmissionsafstand og kapacitet i kommunikationssystemet. For eksempel kan denne forstærker i ubåd fiberoptiske kabelsystemer effektivt gendanne den svækkede optiske signalstyrke, hvilket sikrer kvaliteten og pålideligheden af kommunikationen.

I fiberoptiske sensornetværk kan denne forstærker forstærke den svage optiske signaludgang fra sensoren, hvilket forbedrer sensorens målnøjagtighed. For eksempel i fiberoptiske temperatursensorer kan det forstærke intensitetsændringerne af optiske signaler forårsaget af temperaturændringer, hvilket sikrer nøjagtigheden af temperaturmåling.

I fiberlasersystemer kan C-bånd Erbium-dopede fiber små signalforstærkere bruges til at øge kraften i laserfrøkilder og derved opnå højere effektlaserudgange, som kan bruges til applikationer, såsom materialebehandling og medicinsk laserbehandling.