EDFA và EYDFA là gì?

EDFA là một thiết bị quang hoạt động, khuếch đại các tín hiệu quang học 1550nm yếu bằng cách pha tạp lõi của sợi quang với phần tử đất hiếm "erbium (ER)", sử dụng hiệu ứng phát xạ được kích thích của các ion Erbium.

Các tính năng chính:Tiếng ồn thấp, tăng cao, băng thông rộng

Cổng:

1. Cổng đầu vào tín hiệu (IN): Kết nối tín hiệu 1550nm yếu cần được khuếch đại (chẳng hạn như tín hiệu sau khi mất truyền sợi quang hoặc tín hiệu yếu trước máy thu). Công suất đầu vào thường là -30 đến -10 dBm và phải khớp với loại sợi quang (ví dụ: SMF -28).

2. Cổng đầu ra tín hiệu (ra): đầu ra tín hiệu 1550nm khuếch đại (cho truyền hoặc tiếp nhận tiếp theo). Công suất đầu ra thường nằm trong khoảng từ 0 đến 20dbm (mức Milliwatts), với thiết kế phản xạ thấp (để tránh nhiễu trả lại tín hiệu).

3. Cổng bơm: Kết nối với laser bơm để cung cấp năng lượng kích thích cho các ion Erbium (cổng đầu vào năng lượng lõi). Bước sóng bơm chính: 980nm (nhiễu thấp) hoặc 1480nm (mức tăng cao); Công suất bơm 100 ~ 500mW.

4. Cổng giám sát (MON): trích xuất 1% ~ 5% tín hiệu đầu ra cho thực - Giám sát thời gian của công suất tín hiệu được khuếch đại và độ ổn định bước sóng (để sử dụng hoạt động). Công suất đầu ra thấp hơn nhiều so với tín hiệu chính (thường là -20 ~ -10dbm), không ảnh hưởng đến việc truyền tín hiệu chính.

Nguyên tắc hoạt động:

1. Kích thích bơm (phun năng lượng) Laser bơm bơm 980nm/1480nm đèn bơm qua "cổng bơm" và các ion ER³⁺ trong lõi hấp thụ năng lượng bơm, chuyển từ trạng thái mặt đất (4i₁₅/₂)

2. Sự đảo ngược dân số (điều kiện khuếch đại) Cao - các ion ER³⁺ không ổn định và nhanh chóng giảm xuống trạng thái có thể di chuyển (4i₁₃/₂) thông qua "không - chuyển tiếp bức xạ" (với thời gian tồn tại khoảng 10m Khi số lượng các ion ER³⁺ ở trạng thái có thể di chuyển vượt quá đáng kể so với các ion trạng thái cơ bản, "đảo ngược dân số" xảy ra (điều kiện cốt lõi để khuếch đại quang học).

3. Khuếch đại tín hiệu (phát xạ kích thích) Đèn tín hiệu 1550nm cần được khuếch đại đi vào sợi pha tạp-}} thông qua "cổng đầu vào". Năng lượng photon của ánh sáng tín hiệu hoàn toàn phù hợp với năng lượng chuyển tiếp từ trạng thái di chuyển sang trạng thái cơ bản của các ion ER³⁺, làm cho các ion ER³⁺ có thể chuyển đổi nhanh chóng trở lại trạng thái cơ bản và giải phóng các photon mới giống hệt nhau về tần số, pha và phân cực sang ánh sáng tín hiệu; Các photon mới này kết hợp siêu dẫn với ánh sáng tín hiệu ban đầu, đạt được "sự khuếch đại theo cấp số nhân" của công suất tín hiệu, cuối cùng là đầu ra qua "cổng đầu ra".

Ứng dụng:

1. Long - Mạng xương sống truyền thông sợi quang khoảng cách, đóng vai trò là "bộ khuếch đại dòng", được triển khai trong cáp quang liên liên và xuyên suốt để bù cho sự suy giảm tín hiệu.

2. Thiết bị đầu cuối giao tiếp sợi quang, trong đó đầu thu hoạt động như một bộ khuếch đại trước - để khuếch đại các tín hiệu yếu, tăng cường độ nhạy nhận của các trạm cơ sở di động và modem quang.

3. Trong các hệ thống CATV (truyền hình cáp), khuếch đại tín hiệu truyền hình trong phạm vi bước sóng 1550nm để đạt được độ bao phủ trong hàng trăm km, tránh suy giảm chất lượng hình ảnh do suy giảm.

4. Hệ thống cảm biến sợi quang, khuếch đại tín hiệu quang yếu từ các cảm biến biến dạng và nhiệt độ, chẳng hạn như thực tế- Giám sát thời gian của cầu và đường ống dầu và khí, kéo dài khoảng cách cảm biến (lên đến hơn 100 km).

Doping cả hai ion Erbium và các ion Ytterbium trong lõi sợi quang, sử dụng cơ chế của các ion Ytterbium "hấp thụ hiệu quả ánh sáng bơm và chuyển năng lượng đến các ion Erbium", đạt được các thiết bị khuếch đại tín hiệu quang điện cao trong dải bước sóng 1550nm.

Các tính năng chính:So với EDFA, nó có hiệu suất hấp thụ bơm cao hơn, dung sai công suất cao mạnh hơn và công suất đầu ra cao hơn.

Cổng:

1. Cổng đầu vào tín hiệu (IN): Kết nối với tín hiệu 1550nm (tín hiệu công suất yếu hoặc trung bình), với phạm vi công suất đầu vào rộng hơn (-20 đến 0dBm) và dung sai công suất cao (để tránh bị đốt cháy).

2. Cổng đầu ra tín hiệu (OUT): Đầu ra tín hiệu công suất cao 1550nm (đối với các ứng dụng laser hoặc truyền công suất cao), với công suất đầu ra từ 1W đến 1kW (từ WATT đến mức kilowatt), yêu cầu đầu nối công suất cao (như phiên bản công suất cao FC/APC)

3. Cổng bơm: Nhiều máy bơm có thể được bơm kết hợp để tăng tổng công suất bơm (lõi của công suất cao). Bước sóng máy bơm chính: 808nm (chi phí thấp) hoặc 915nm (hiệu suất cao); Công suất bơm đơn từ 5 đến 20W, tổng công suất của nhiều máy bơm có thể đạt tới hơn 50W.

4. Cổng giám sát/kiểm soát: giám sát công suất và nhiệt độ đầu ra (để tránh quá nóng); Mô -đun điều khiển bên ngoài để điều chỉnh/tăng công suất bơm. Cổng giám sát chiết xuất 0,1% đến 1% tín hiệu (để tránh ảnh hưởng đến công suất cao); Cổng điều khiển hỗ trợ giao thức RS485/Ethernet.

Nguyên tắc hoạt động:

1. Kích thích bơm (ưu tiên ion ytterbium) Multi - Laser bơm bơm đèn bơm ở tốc độ 808nm/915nm thông qua "cổng bơm". Các ion ytterbium (yb³⁺) trong lõi sợi ưu tiên hấp thụ năng lượng, chuyển từ trạng thái cơ bản (²F₇/₂) sang trạng thái kích thích (²F₅/₂).

2. Truyền năng lượng (ytterbium sang erbium) Các ion ytterbium kích thích không trực tiếp phát ra các photon; Thay vào đó, chúng chuyển năng lượng một cách hiệu quả sang các ion Erbium liền kề (ER³⁺) thông qua "không - truyền năng lượng bức xạ", cho phép các ion Erbium chuyển từ trạng thái cơ bản (4I₁₅/₂) sang trạng thái có thể di chuyển (4I₁₃/₂). Bước này đề cập đến hiệu quả thấp của sự hấp thụ trực tiếp của ion ion Ion trong EDFA và tránh chất thải năng lượng gây ra bởi nồng độ cao của các ion Erbium.

3. Sự khuếch đại tín hiệu (phát xạ kích thích ion Erbium) phù hợp với EDFA: Ánh sáng tín hiệu 1550nm kích thích các ion Erbium có thể di chuyển để chuyển tiếp, giải phóng tần số - Photon phù hợp để đạt được khuếch đại tín hiệu. Do năng lượng mạnh hơn được truyền bởi các ion ytterbium, nó có thể hỗ trợ đầu ra tín hiệu công suất cao hơn (watt -} cấp / kilowatt -).

Ứng dụng:

1. Cao - Truyền thông sợi điện, được sử dụng làm "bộ khuếch đại công suất" cho các mạng và mạng truy cập khu vực đô thị, tăng cường tổng công suất đầu ra của các tín hiệu kênh đa -, chẳng hạn như trong các mạng quang học ngoại ô bao gồm nhiều hơn 50 km.

2. Công nghiệp - laser sợi cấp, đóng vai trò là thiết bị khuếch đại lõi, đầu ra kilowatt - laser cấp 1550nm được sử dụng để cắt kim loại (thép không gỉ, hợp kim nhôm), hàn và xử lý bề mặt (như sản xuất ô tô, không gian).

3. Thiết bị laser y tế, xuất ra watt - laser cấp độ được sử dụng để phẫu thuật nhãn khoa (như điều trị bằng đục thủy tinh thể), phương pháp điều trị da liễu (như loại bỏ sắc tố, tẩy lông)

4. Giao tiếp quang không gian, trong đó EYDFA hoạt động như bộ khuếch đại công suất trạm mặt đất trong vệ tinh - đến - Truyền thông laser mặt đất, xuất ra tín hiệu điện- để khắc phục sự mất mát trong khí quyển, như truyền dữ liệu laser từ BEIDOU Satellites.

5. Trong lĩnh vực nghiên cứu khoa học, được sử dụng để phân tích quang phổ laser, LIDAR (như giám sát chất ô nhiễm khí quyển) và là nguồn lái laser cho phản ứng tổng hợp quán tính (ICF).