Ce sunt EDFA și EYDFA?

EDFA este un dispozitiv optic activ care amplifică semnale optice slabe de 1550nm de 1550nm prin doparea miezului unei fibre optice cu elementul de pământ rar „erbium (ER)”, folosind efectul de emisie stimulat al ionilor erbium.

Caracteristici cheie:zgomot redus, câștig mare, lățime de bandă largă

Porturi:

1. Portul de intrare a semnalului (IN): Conectați semnalul slab de 1550nm care trebuie amplificat (cum ar fi semnalul după pierderea de transmisie a fibrelor optice sau semnalul slab înainte de receptor). Puterea de intrare este de obicei -30 până la -10 dBM și trebuie să se potrivească cu tipul de fibră optică (de exemplu, SMF -28).

2. Portul de ieșire a semnalului (OUT): iese semnalul amplificat de 1550nm (pentru transmisia sau recepția ulterioară). Puterea de ieșire este de obicei între 0 până la 20dBM (nivel de miliwatts), cu un design de reflecție scăzut (pentru a evita interferența de returnare a semnalului).

3. Portul Pump: se conectează la laserul pompei pentru a oferi energie de excitație pentru ionii Erbium (portul de intrare de energie de bază). Lungimi de undă ale pompei principale: 980 nm (zgomot redus) sau 1480 nm (câștig mare); Pompa Pompa 100 ~ 500MW.

4. Portul de monitorizare (lună): extrage 1% ~ 5% din semnalul de ieșire pentru monitorizarea reală - în timp a puterii semnalului amplificat și a stabilității lungimii de undă (pentru utilizare operațională). Puterea de ieșire este mult mai mică decât semnalul principal (de obicei -20 ~ -10DBM), ceea ce nu afectează transmisia semnalului principal.

Principiul de funcționare:

1. Excitația pompei (injecție de energie) Laserul pompei injectează 980nm/1480nm pompă lumină prin „portul pompei”, iar ionii ER³⁺ din miez absoarbe energia de pompare, tranziționând de la starea solului (4i₁₅/₂) la un înalt - starea de energie excitată de energie (980Nm pompă → 4i₁₁/₂;

2. Inversiunea populației (condiție pentru amplificare) Ionii ridicați - energetică sunt extrem de instabile și scad rapid la o stare metastabilă (4i₁₃/₂) prin „tranziții radiabile non - {{- termen de reținere); Atunci când numărul de ioni ER.

3. Amplificarea semnalului (emisie stimulată) Lumina semnalului de 1550nm care trebuie amplificată intră în fibra dopată Erbium - prin "portul de intrare". Energia fotonică a luminii de semnal se potrivește perfect cu energia de tranziție de la starea metastabilă la starea de la sol a ionilor err, emoționând ionii er³⁺ metastabili pentru a trece rapid înapoi la starea solului și a elibera noi fotoni care sunt identici în frecvență, fază și polarizare la lumina semnalului; Acești noi fotoni se combină supraconductiv cu lumina de semnal originală, obținând „amplificarea exponențială” a puterii semnalului, care este în cele din urmă ieșită prin „portul de ieșire”.

Aplicații:

1. Long - Distanță de comunicare optică de comunicare a fibrelor rețea, care servește ca „amplificator de linie”, implementat în cabluri optice interurbane și transoceanice pentru a compensa atenuarea semnalului.

2. Terminalul de comunicare a fibrelor optice, în care finalul receptorului acționează ca un amplificator pre - pentru a amplifica semnalele slabe, sporind sensibilitatea primitoare a stațiilor de bază mobile și a modemurilor optice.

3. În sistemele CATV (televiziune prin cablu), amplificarea semnalelor de televiziune în intervalul de lungime de undă de 1550 nm pentru a obține acoperire pentru sute de kilometri, evitând degradarea calității imaginii din cauza atenuului.

4. Sisteme de detectare a fibrelor optice, amplificarea semnalelor optice slabe de la senzori de tulpini și temperatură, cum ar fi monitorizarea reală - în timp a podurilor și a conductelor de petrol și gaze, extinzând distanța de detectare (până la peste 100 de kilometri).

Dopând atât ioni erbium, cât și ioni de ytterbium în miezul fibrei optice, folosind mecanismul ionilor de ytterbium „absorbind eficient lumina pompei și transferând energia către ionii erbium”, realizează dispozitive de amplificare a semnalului optic de mare putere în banda de lungime de undă de 1550 nm, rupând limitele de putere ale EDFA.

Caracteristici cheie:În comparație cu EDFA, are o eficiență mai mare a absorbției pompei, o toleranță mai puternică a puterii și o putere mai mare de ieșire.

Porturi:

1. Portul de intrare a semnalului (în): se conectează la semnalul de 1550nm (semnal de putere slabă sau medie), cu un interval de putere de intrare mai larg (-20 la 0dBM) și toleranță la putere mare (pentru a evita arderea).

2. Portul de ieșire a semnalului (Out): Ieșiri semnal de mare putere de 1550nm (pentru aplicații laser sau transmisie de mare putere), cu o putere de ieșire cuprinsă între 1W la 1KW (de la nivel Watt la nivel de kilowatt), necesitând conectori de mare putere (cum ar fi versiunea FC/APC de mare putere), cu protecție de arsură și prevenire a scurgerilor de lumină.

3. Portul pompei: Mai multe pompe pot fi injectate în combinație pentru a crește puterea totală a pompei (miezul puterii mari). Lungimi de undă ale pompei mainstream: 808nm (cost redus) sau 915 nm (eficiență ridicată); Putere cu o singură pompă de 5 până la 20W, puterea totală a mai multor pompe poate ajunge peste 50W.

4. Portul de monitorizare/control: ① monitorizează puterea și temperatura de ieșire (pentru a evita supraîncălzirea); ② Modul de control extern pentru reglarea puterii/câștigului pompei. Portul de monitorizare extrage 0,1% până la 1% din semnal (pentru a evita afectarea puterii mari); Portul de control acceptă protocolul RS485/Ethernet.

Principiul de funcționare:

1. Excitația pompei (preferința ionului ytterbium) multi - Lasere de pompă injectează lumina pompei la 808nm/915nm prin „portul pompei”. Ionii de ytterbium (yb³⁺) din miezul fibrei absorb preferențial energia, trecând de la starea solului (²f₇/₂) la starea excitată (²f₅/₂).

2. Transfer de energie (ytterbium la erbium) ionii de ytterbium excitați nu emit direct fotoni; În schimb, transferă eficient energia către ioni erbium adiacenți (er³⁺) prin „transfer de energie radiativă non -”, permițând ionilor erbium să treacă de la starea solului (4i₁₅/₂) la o stare metastabilă (4i₁₃/₂). Această etapă abordează eficiența scăzută a ionului Erbium Absorbția directă a luminii pompei în EDFA și evită deșeurile de energie cauzate de concentrații mari de ioni erbium.

3. Amplificarea semnalului (emisie stimulată de ioni erbium) în concordanță cu EDFA: lumina semnalului de 1550nm excită ioni erbium metastabili la tranziție, eliberând frecvența - fotoni potriviți pentru a obține amplificarea semnalului. Datorită energiei mai puternice transferate de ioni ytterbium, poate suporta o ieșire a semnalului de putere mai mare (watt - nivel / kilowatt - nivel).

Aplicații:

1. Comunicarea de fibră de putere ridicată -}, folosită ca „amplificator de putere” pentru rețelele de zonă metropolitană și rețelele de acces, îmbunătățește puterea de ieșire totală a semnalelor de canal multi -, cum ar fi în rețelele optice suburbane care acoperă mai mult de 50 de kilometri.

2. Lasere industriale - de grad de fibre, care servesc ca dispozitive de amplificare a miezului, Kilowatt de ieșire - lasere de nivel 1550nm utilizate pentru tăierea metalelor (oțel inoxidabil, aliaj de aluminiu), sudare și tratare a suprafeței (cum ar fi fabricarea automobilelor, aerosparială).

3. Echipament laser medical, de ieșire Watt - lasere la nivel utilizate pentru chirurgie oftalmică (cum ar fi tratamentul cataractei), tratamente dermatologice (cum ar fi îndepărtarea pigmentării, îndepărtarea părului) - lungimea de undă de 1550 nm are o penetrare moderată a țesuturilor în corpul uman cu daune minime.

4. Comunicare optică spațială, în care EYDFA acționează ca amplificator de putere al stației de la sol în satelit - la - comunicații laser laser, ieșind cu semnale de putere ridicate - pentru a depăși pierderea atmosferică, cum ar fi transmisia de date cu laser de la Satelitele Beidou.

5. În domeniul cercetării științifice, utilizat pentru analiza spectrală cu laser, LIDAR (cum ar fi monitorizarea poluanților atmosferici) și ca sursă de conducere cu laser pentru fuziunea de închisoare inerțială (ICF).