Grundlæggende arbejdsprincip:
Det
erbium-doteret fiberforstærker (EDFA)er et medium, der bruger heliumioner til at opnå energiomdannelse. Energiforstærkningsvinduet har et driftsbølgelængdevindue på 1 550 nm og en bredde på 50 am, hvilket er i overensstemmelse med fiberens lave tabsvindue. Energiinjektionsvinduet er 980 nm og 1 480 nm. Generelt fremstilles en erbium-doteret ionfiber som en EDFA-amplifikationskerne, det vil sige et aktivt medium. Forstærkningssystemet er et laser-tre-niveau system, den indsprøjtede lysenergi på 980 nm absorberes af heliumionerne til det høje energiniveau 4", og laserens overgangsniveau 4n overføres af relaksationsoscillationen. Pga. lang levetid af energiniveauet, en stor mængde akkumulering De aktiverede partikler, som reserverer en stor mængde energi, og derefter passerer den stimulerede stråling med signallyset, opnår multipliceret signal med samme frekvens og samme fase, og returnerer partikler til grundtilstanden. Den inducerede støj i forstærkningsprocessen er spontan stråling ( Amplified Spontaneous Emission (ASE), som er relateret til pumpens bølgelængde. Generelt er 980 nm laserpumpen lav i effektivitet og lav i støj mens 1.480 nm laseren er meget effektiv og støjende. I designprocessen bruger den generelle præfiberforstærker EDFA 980 nm pumpning; booster Booster EDFA i den transmitterende ende bruger en hybrid pumpemetode på 980 nm og 1 480 nm , og specialdesignede medier i henhold til DWDM-krav til optiske udligningsfiltre. Membran fladt filter.
Den grundlæggende struktur af en erbium-doteret fiberforstærker (FDFA):
En typisk EDFA består af en erbium-doteret fiber, en pumpekilde, en bølgelængdedelingsmultiplekser, en optisk isolator og et optisk filter. Den erbium-doterede fiber giver forstærkning, pumpekilden giver tilstrækkelig pumpekraft, og bølgelængdemultiplekseren kombinerer signallyset og pumpelyset til den erbium-doterede fiber. Den optiske isolator sikrer envejstransmission af lys for at forhindre, at lysrefleksioner danner optiske svingninger, og feedbacklys forårsager forstyrrelser i signallaserens driftstilstand. Det optiske filters rolle er at bortfiltrere ASE-støjen i den optiske forstærker og forbedre signal-til-støj-forholdet for EDFA. Normalt har EDFA tre pumpetyper: co-directional pumpe, reverse pumpe og to-vejs pumpe. For at sikre, at EDFA's forstærkning er konstant (dvs. den lineære forstærker af forforstærkeren og linjen) eller udgangseffekten er konstant (dvs. den mættende effektforstærker i sendeenden), er det nødvendigt at designe et hjælpekredsløb til at overvåge indgangs- og udgangseffekten af EDFA'en samt pumpekilden. Arbejdsstatus overvåges og kontrolleres. I henhold til overvågningsresultaterne er arbejdsparametrene for pumpens lyskilde korrekt justeret for at få EDFA til at fungere i den optimale tilstand. Derudover omfatter hjælpekredssektionen også kredsløb til beskyttelsesfunktioner såsom automatisk temperaturstyring og automatisk effektstyring.
Grundlæggende ydeevne af erbium-doteret fiberforstærker (EDFA):
Den grundlæggende ydeevne af EDFA afspejles i forstærkning, udgangseffekt og støj, såvel som båndbredde og udligning.
1. Forstærkningskarakteristika Forstærkningsegenskaberne repræsenterer forstærkningsevnen af forholdet mellem den optiske forstærkers udgangseffekt og indgangseffekten. Det er relateret til forskellige faktorer, generelt udtrykt i dB, og den almindeligt anvendte forstærkningsfaktor er 15 til 40 dB. Generelt er forstærkningen direkte relateret til pumpeeffekten og også til længden af den erbium-doterede fiber. Den bedste værdi kan findes ved eksperiment.
2. Udgangseffektkarakteristika For en ideel lineær optisk forstærker kan det optiske signal forstærkes og udsendes med samme forstærkning uanset den optiske inputeffekt. For at sikre denne tilstand, generelt kun når et lille optisk signal er input, er outputtet af det optiske signal forstærket med tilstrækkelig forstærkning utilstrækkeligt til at reducere antallet af partikler af energiniveauet af pumpeeffekten, der injiceres i laseren. Men når den optiske inputeffekt er tilstrækkelig stor, er den tilførte effekt utilstrækkelig til at kompensere for udgangseffekten efter forstærkning, således at antallet af inverterede partikler mættes og reduceres, og dermed reduceres den optiske udgangseffekt, hvilket påvirker faldet af forstærkningsfaktoren, det vil sige forstærkningsmætningen. , således at amplifikationen kommer ind i det ikke-lineære amplifikationsmætningsområde. Den maksimale udgangseffekt for EDFA udtrykkes normalt som 3 dB mættet udgangseffekt, hvilket svarer til udgangseffekten, når mætningsforstærkningen falder med 3 dB, hvilket afspejler EDFA'ens maksimale udgangseffekt. Mætningsudgangsegenskaberne for EDFA er relateret til pumpeeffekten, længden af den erbium-doterede fiber og strukturen. Jo højere pumpens optiske effekt, jo større er den mættede udgangseffekt på 3 dB; jo længere erbium-doteret fiberlængde, jo større er 3 dB mættet udgangseffekt.
x
