Эрбиум қосылған талшықты күшейткіштер (EDFAs)

Эрбий қосылған талшықты күшейткіштер (EDFA) күшейту ортасы ретінде эрбий (Er3+) сияқты сирек кездесетін элементтерді пайдаланады.Ол өндіріс процесінде талшық өзегіне легирленген.Ол шыныдан жасалған қысқа талшықтан (әдетте 10 м немесе одан да көп) тұрады, оған ион (Er3+) түріндегі қоспа ретінде эрбийдің аздап бақыланатын мөлшері қосылады.Осылайша, кремний талшығы негізгі орта ретінде әрекет етеді.Жұмыс толқынының ұзындығын және өткізу қабілеттілігін анықтайтын кремний талшығы емес, қоспалар (эрбиум) болып табылады.EDFA әдетте 1550 нм толқын ұзындығы аймағында жұмыс істейді және 1 Тбит/с асатын қуаттарды ұсына алады.Осылайша, олар WDM жүйелерінде кеңінен қолданылады.

EDFA күшейту механизмі үшін ынталандырылған эмиссия принципі қолданылады.Қоспа (эрбий ионы) жоғары энергиялы күйде болғанда, кіріс оптикалық сигналдың түскен фотоны оны ынталандырады.Ол өзінің энергиясының бір бөлігін қоспаға жібереді және тұрақтырақ төмен энергиялық күйге («стимулданған эмиссия») оралады.Төмендегі суретте EDFA негізгі құрылымы көрсетілген.

1.1 EDFA негізгі құрылымы

Сорғы лазерлік диоды әдетте жоғары қуатта (~ 10–200 мВт) толқын ұзындығының (980 нм немесе 1480 нм) оптикалық сигналын шығарады.Бұл сигнал WDM қосқышы арқылы кремнеземдік талшықтың эрбиум қосылған бөлігіндегі жарық кіріс сигналымен біріктірілген.Эрбиум иондары осы сорғы сигналының энергиясын сіңіріп, олардың қозғалған күйіне секіреді.Шығыс жарық сигналының бір бөлігі оптикалық сүзгі мен детектор арқылы сорғы лазерінің кірісіне түртіледі және кері қайтарылады.Бұл EDFA-ны өзін-өзі реттейтін күшейткіштерге айналдыру үшін кері байланысты басқару механизмі ретінде қызмет етеді.Барлық метатұрақты электрондар тұтынылғанда, одан әрі күшейту болмайды.Сондықтан жүйе автоматты түрде тұрақтанады, себебі EDFA шығыс оптикалық қуаты кіріс қуатының ауытқуына қарамастан дерлік тұрақты болып қалады, егер бар болса.

1.2 EDFA жеңілдетілген функционалдық схемасы

Жоғарыдағы суретте лазерден келетін сорғы сигналы WDM қосқышы арқылы кіріс оптикалық сигналға (1480 нм немесе 980 нм) қосылатын EDFA-ның жеңілдетілген функционалдық схемасы көрсетілген.

Бұл диаграмма өте қарапайым EDF күшейткішін көрсетеді.Сорғы сигналының толқын ұзындығы (сорғы қуаты шамамен 50 мВт) 1480 нм немесе 980 нм.Бұл сорғы сигналының бір бөлігі эрбиум қосылған талшықтың қысқа ұзындығы ішінде ынталандырылған эмиссия арқылы кіріс оптикалық сигналына беріледі.Оның әдеттегі оптикалық күшеюі шамамен 5–15 дБ және шу көрсеткіші 10 дБ кем.1550 нм жұмыс үшін 30–40 дБ оптикалық күшейтуді алуға болады.

1.3 EDFA практикалық жүзеге асыру

Жоғарыдағы сурет WDM қолданбасында пайдаланылған кезде практикалық құрылымы бар EDFA-ның жеңілдетілген жұмысын бейнелейді.

Көрсетілгендей, ол келесі негізгі бөліктерді қамтиды:

• Кірістегі оқшаулағыш.Бұл EDFA шығаратын шуды таратқыштың соңына дейін таратудан сақтайды.

• WDM қосқышы.Ол төмен қуатты 1550 нм оптикалық кіріс деректер сигналын 980 нм толқын ұзындығындағы жоғары қуатты айдау оптикалық сигналымен (лазер сияқты сорғы көзінен) біріктіреді.

• Эрбий қосылған кремний талшығының шағын бөлігі.Іс жүзінде бұл EDFA белсенді ортасы ретінде қызмет етеді.

• Шығудағы оқшаулағыш.Ол кез келген кері шағылысқан оптикалық сигналдың эрбий қосылған кремнеземдік талшыққа енуін болдырмауға көмектеседі.

Соңғы шығыс сигналы толқын ұзындығы 980 нм қалдық сорғы сигналы бар күшейтілген толқын ұзындығы 1550 нм оптикалық деректер сигналы болып табылады.

Эрбиум қосылған талшықты күшейткіштердің түрлері (EDFAs)

Эрбиум қосылған талшықты күшейткіштердің (EDFAs) құрылымының екі түрі бар:

• Бірлесіп таралатын сорғымен EDFA

• Қарсы таралатын сорғы бар EDFA

Төмендегі суретте EDFA құрылымдарында қолдануға болатын қарсы таралатын сорғы және қос бағытты сорғы қондырғылары көрсетілген.

Әр түрлі сорғы қондырғылары

Бірлескен таралатын EDFA сорғы төмен шумен төмен шығыс оптикалық қуатымен ерекшеленеді;ал қарсы таралатын сорғы EDFA жоғары шығыс оптикалық қуат береді, бірақ сонымен бірге үлкен шу шығарады.Әдеттегі коммерциялық EDFA-да салыстырмалы түрде біркелкі оптикалық күшейтуге әкелетін қатар таралатын және қарсы таралатын сорғы бар екі бағытты сорғы пайдаланылады.

EDFA-ны күшейткіш, желілік және алдын ала күшейткіш ретінде қолдану

Оптикалық талшықты байланыс сілтемесін ұзақ қашықтықта қолдануда EDFA оптикалық таратқыштың шығысындағы күшейткіш күшейткіш, оптикалық талшықпен бірге желілік оптикалық күшейткіш, сондай-ақ алдын ала күшейткіш ретінде пайдаланылуы мүмкін. жоғарыдағы суретте көрсетілгендей қабылдағыш.

Желідегі EDFA талшықтың жоғалуына байланысты бір-бірінен 20-100 км қашықтықта орналасқанын атап өтуге болады.Оптикалық кіріс сигналы 1,55 мкм толқын ұзындығында, ал сорғы лазерлері 1,48 мкм немесе 980 нм толқын ұзындығында жұмыс істейді.Эрбиум қосылған талшықтың әдеттегі ұзындығы 10–50 м.

EDFA-дағы күшейту механизмі

Жоғарыда айтылғандай, EDFA-дағы күшейту механизмі лазердегі сияқты ынталандырылған сәуле шығаруға негізделген.Оптикалық сорғы сигналының жоғары энергиясы (басқа лазермен өндірілген) кремнеземдік талшықтағы қоспа эрбиум иондарын (Er3+) жоғарғы энергетикалық күйде қоздырады.Кіріс оптикалық деректер сигналы қозған эрбиум иондарының төменгі энергетикалық күйге ауысуын ынталандырады және энергиясы бірдей фотондардың сәулеленуіне әкеледі, яғни кіріс оптикалық сигналымен бірдей толқын ұзындығы.

Энергия деңгейі диаграммасы: Бос эрбий иондары энергия диапазонының дискретті деңгейлерін көрсетеді.Эрбий иондары кремний талшығына легірленген кезде олардың әрбір энергетикалық деңгейлері бір-бірімен тығыз байланысты бірнеше деңгейлерге бөлінеді, осылайша энергетикалық жолақ пайда болады.

1.4 EDFA-дағы күшейту механизмі

Популяциялық инверсияға жету үшін Er3+ иондары 2 аралық деңгейде айдалады. Жанама әдісте (980 нм айдау) Er3+ иондары үздіксіз 1-деңгейден 3-деңгейге жылжытылады. Одан кейін радиациялық емес ыдырау 2-деңгейге дейін жүреді. мұнда олар 1500–1600 нм қажетті толқын ұзындығында оптикалық сигналдарды таратып, 1-деңгейге түседі.Бұл 3 деңгейлі күшейту механизмі ретінде белгілі.

Эрбиум қосылған қосымша өнімдерді біздің веб-сайттан қараңыз.

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

Электрондық пошта:devin@erbiumtechnology.com

WhatsApp: +86-18113047438

Факс: +86-2887897578

Қосу: №23, Чаоян жолы, Сихэ көшесі, Лонгцюаньи ауданы, Чэнду, 610107, Қытай.