Erbium-Doped Fiber Amplifiers (EDFAs)

Erbium-dotéiert Faserverstärker (EDFAs) benotze seelen Äerdelementer wéi Erbium (Er3+) als Verstärkungsmedium.Et gëtt an de Faserkär dotéiert wärend dem Fabrikatiounsprozess.Et besteet aus engem kuerze Stéck Faser (typesch 10 m oder esou) aus Glas, an deem eng kleng kontrolléiert Quantitéit un Erbium als Dotant a Form vun engem Ion (Er3+) dobäigesat gëtt.Also wierkt d'Silikafaser als Hostmedium.Et sinn d'Dopanten (Erbium) anstatt Silicafaser déi d'Betribswellelängt an d'Gewënnbandbreed bestëmmen.EDFAs funktionnéieren allgemeng an der 1550 nm Wellelängtregioun a kënne Kapazitéiten ubidden, déi 1 Tbps iwwerschreiden.Also, si gi wäit an WDM Systemer benotzt.

De Prinzip vun der stimuléierter Emissioun ass applicabel fir den Amplifikatiounsmechanismus vun der EDFA.Wann den Dotant (en Erbium-Ion) an engem héijen Energiezoustand ass, stimuléiert en Incident Photon vum opteschen Input Signal et.Et verëffentlecht e puer vu senger Energie un den Dotant a geet zréck an e méi nidderegen Energiezoustand ("stimuléiert Emissioun") dee méi stabil ass.D'Figur hei ënnen weist d'Basisstruktur vun enger EDFA.

1.1 Basis Struktur vun engem EDFA

D'Pompellaserdiode produzéiert normalerweis en opteschen Signal vu Wellelängt (op entweder 980 nm oder 1480 nm) bei héijer Muecht (~ 10-200 mW).Dëst Signal ass mat der Liicht Input Signal an der erbiumdoped Sektioun vun der Silica Léngen duerch WDM Koppel gekoppelter.D'Erbium-Ionen absorbéieren dës Pompelsignalenergie a sprangen an hiren opgereegten Zoustand.En Deel vum Ausgangsliichtsignal gëtt getippt an zréck am Input vum Pompellaser duerch opteschen Filter an Detektor gefüttert.Dëst déngt als Feedback Power Kontrollmechanismus fir EDFAs als selbstreguléierend Verstärker ze maachen.Wann all metastabil Elektronen verbraucht ginn, da geschitt keng weider Verstäerkung.Dofir stabiliséiert de System automatesch well d'Ausgangsoptesch Kraaft vun der EDFA bal konstant bleift onofhängeg vun der Input Power Schwankung, wann iwwerhaapt.

1.2 Vereinfacht funktionell Schema vun engem EDFA

Déi uewe Figur weist d'vereinfacht funktionell Schema vun enger EDFA, an där e Pompelsignal vum Laser zu engem opteschen Input Signal (bei 1480 nm oder 980 nm) duerch e WDM Koppel bäigefüügt gëtt.

Dëst Diagramm weist e ganz Basis EDF Verstärker.D'Wellelängt vum Pompelsignal (mat Pompelkraaft vu ronn 50 mW) ass 1480 nm oder 980 nm.En Deel vun dëser Pompel Signal gëtt op den Input opteschen Signal duerch stimuléiert Emissioun bannent enger kuerzer Längt vun Erbium-dotéiert Léngen transferéierte.Et huet typesch opteschen Gewënn vun ongeféier 5-15 dB a manner wéi 10 dB Kaméidi Figur.Fir 1550 nm Operatioun ass et méiglech 30-40 dB optesch Gewënn ze kréien.

1.3 Praktesch Realisatioun vun engem EDFA

Déi uewe Figur weist eng vereinfacht Operatioun vun enger EDFA mat senger praktescher Struktur wann se an der WDM Applikatioun benotzt gëtt.

Wéi gewisen, enthält et déi folgend Haaptdeeler:

• En Isolator um Input.Dëst hält de Kaméidi generéiert vun engem EDFA aus dem Sender Enn ze propagéieren.

• Eng WDM Kuppler.Et kombinéiert de Low-Power 1550 nm opteschen Input Daten Signal mat High-Pomping opteschen Signal (vu Pompelquelle wéi Laser) bei 980 nm Wellelängt.

• Eng kleng Sektioun vun erbium-dotéierte Silikafaser.Tatsächlech déngt dëst als aktiv Medium vun der EDFA.

• En Isolator bei der Ausgang.Et hëlleft fir ze verhënneren datt all zréckreflektéiert optesch Signal an d'erbium-dotéiert Silikafaser erakënnt.

De finalen Ausgangssignal ass e verstäerkte 1550 nm Wellelängt opteschen Datesignal mat engem Rescht 980 nm Wellelängt Pompel Signal.

Typen vun Erbium-Doped Fiber Amplifiers (EDFAs)

Et ginn zwou Aarte vu Strukture vun Erbium-Doped Fiber Amplifiers (EDFAs):

• EDFA mat co-propagéieren Pompel

• EDFA mat counter-propagating Pompel

D'Figur ënnendrënner weist Géigewier Pompel an bidirektionalen Pompel Arrangementer datt an EDFA Strukturen benotzt ginn.

Verschidde Pompel Arrangementer

A co-propagating Pompel EDFA Fonctiounen manner Wasserstoff optesch Muecht mat niddereg Kaméidi;wärend eng Konterpropagatiounspompel EDFA méi héich Ausgangsoptesch Kraaft bitt awer och méi Kaméidi produzéiert.An enger typescher kommerziell EDFA gëtt eng bi-direktional Pompel mat gläichzäiteg co-propagéierend a kontrapropagéierend Pompel benotzt, wat zu engem relativ eenheetleche opteschen Gewënn resultéiert.

Uwendung vun EDFA als Booster, In-Line, a Pre-Verstärker

An enger laanger Streck Uwendung vun engem opteschen Faser Kommunikatiounslink, kënnen EDFAs als Booster Verstärker um Ausgang vum opteschen Sender benotzt ginn, en In-Line opteschen Verstärker zesumme mat der optescher Faser souwéi e Pre-Verstärker just virun der Receiver, wéi an der uewen Figur gewisen.

Et kann bemierkt ginn datt in-line EDFAs op 20-100 km Distanz plazéiert sinn ofhängeg vum Faserverloscht.Den opteschen Input Signal ass op 1,55 μm Wellelängt, wärend d'Pompellaser op 1,48 μm oder 980 nm Wellelängt funktionnéieren.Typesch Längt vun Erbium-dotéiert Faser ass 10-50 m.

Amplifikatioun Mechanismus an EDFAs

Wéi virdru scho gesot, ass de Verstäerkungsmechanismus an engem EDFA baséiert op stimuléierter Emissioun ähnlech wéi déi vum Laser.Héich Energie vum opteschen Pompelsignal (produzéiert vun engem anere Laser) begeeschtert d'Dopant Erbium-Ionen (Er3+) an enger Silikafaser am ieweschten Energiezoustand.D'Input opteschen Datesignal stimuléiert den Iwwergang vun den opgereegten Erbium-Ionen an den nidderegen Energiezoustand a resultéiert an der Stralung vu Photonen mat der selwechter Energie, dh déiselwecht Wellelängt wéi déi vum opteschen Input Signal.

Energieniveau Diagramm: Gratis Erbium-Ionen weisen diskret Niveauen vun der Energieband.Wann Erbium-Ionen an eng Silikafaser dotéiert ginn, trennt sech all vun hiren Energieniveauen an eng Zuel vun enk verbonnen Niveauen op fir eng Energieband ze bilden.

1.4 Amplifikatioun Mechanismus an EDFA

Fir Bevëlkerungsinversioun z'erreechen, ginn Er3+ Ionen um Mëttelstuf gepompelt 2. An indirekter Method (980-nm Pompelen), Er3+ Ionen gi kontinuéierlech vum Niveau 1 op den Niveau 3 geplënnert. wou se op den Niveau 1 falen, déi optesch Signaler an der gewënschter Wellelängt vun 1500-1600 nm ausstrahlen.Dëst ass bekannt als 3-Niveau Verstäerkungsmechanismus.

Fir méi Erbium-dotéiert Produkter, kuckt w.e.g. op eiser Websäit.

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

E-Mail:devin@erbiumtechnology.com

WhatsApp: +86-18113047438

Fax: +86-2887897578

Dobäizemaachen: No.23, Chaoyang Strooss, Xihe Strooss, Longquanyi Distrikt, Chengdu, 610107, China.