تقویت کننده فیبر دوپینگ اربیوم (EDFA)

اصل اساسی کار:
اینتقویت کننده فیبر دوپ شده با اربیوم (EDFA)محیطی است که از یون هلیوم برای رسیدن به تبدیل انرژی استفاده می کند. پنجره تقویت انرژی دارای یک پنجره طول موج عملیاتی 1550 نانومتر و عرض 50 صبح است که با پنجره کم تلفات فیبر مطابقت دارد. پنجره تزریق انرژی 980 نانومتر و 1480 نانومتر است. به طور کلی، یک فیبر یونی دوپ شده با اربیوم به عنوان یک هسته تقویت کننده EDFA، یعنی یک محیط فعال تهیه می شود. سیستم تقویت یک سیستم لیزری سه سطحی است، انرژی نور تزریق شده 980 نانومتر توسط یون های هلیوم به سطح انرژی بالا 4 جذب می شود و سطح انتقال 4n لیزر با نوسان آرامش منتقل می شود. عمر طولانی سطح انرژی، مقدار زیادی انباشت ذرات فعال شده که مقدار زیادی انرژی ذخیره می کنند و سپس تابش تحریک شده را با نور سیگنال عبور می دهند، سیگنال ضربی با همان فرکانس و همان فاز را به دست می آورند و باز می گردند. سر و صدای القا شده در فرآیند تقویت، تشعشع خود به خودی (Amplified Spontaneous Emission (ASE) است که به طول موج پمپ مربوط می شود. به طور کلی، پمپ لیزری 980 نانومتری با راندمان پایین و نویز کم است. در حالی که لیزر 1480 نانومتری بسیار کارآمد و پر سر و صدا است.در فرآیند طراحی، تقویت کننده پیش فیبر عمومی EDFA از پمپاژ 980 نانومتر استفاده می کند؛ تقویت کننده بوستر EDFA در انتهای فرستنده از روش پمپاژ هیبریدی 980 نانومتر و 1480 نانومتر استفاده می کند. و رسانه های مخصوص طراحی شده مطابق با الزامات DWDM برای فیلترهای یکسان سازی نوری. فیلتر صاف دیافراگمی
ساختار اصلی تقویت کننده فیبر دوپینگ اربیوم (FDFA):
یک EDFA معمولی از یک فیبر دوپ شده با اربیوم، یک منبع پمپ، یک مالتی پلکسر تقسیم طول موج، یک جداکننده نوری و یک فیلتر نوری تشکیل شده است. فیبر دوپ شده با اربیوم تقویت را فراهم می کند، منبع پمپ قدرت پمپ کافی را فراهم می کند، و مالتی پلکسر تقسیم طول موج، نور سیگنال و نور پمپ را در فیبر دوپ شده با اربیوم ترکیب می کند. ایزولاتور نوری انتقال یک طرفه نور را تضمین می کند تا از بازتاب نور از نوسانات نوری جلوگیری کند و نور بازخورد باعث اختلال در وضعیت عملکرد لیزر سیگنال می شود. نقش فیلتر نوری فیلتر کردن نویز ASE در تقویت کننده نوری و بهبود نسبت سیگنال به نویز EDFA است. معمولا EDFA دارای سه نوع پمپ است: پمپ هم جهت، پمپ معکوس و پمپ دو طرفه. برای اطمینان از ثابت بودن تقویت EDFA (یعنی تقویت کننده خطی پیش تقویت کننده و خط) یا ثابت بودن توان خروجی (یعنی تقویت کننده توان اشباع در انتهای فرستنده)، لازم است طراحی شود. یک مدار کمکی برای نظارت بر توان ورودی و خروجی EDFA و همچنین منبع پمپاژ. وضعیت کار نظارت و کنترل می شود. با توجه به نتایج نظارت، پارامترهای کاری منبع نور پمپ به طور مناسب تنظیم می شود تا EDFA در حالت بهینه کار کند. علاوه بر این، بخش مدار کمکی نیز شامل مدارهایی برای عملکردهای حفاظتی مانند کنترل خودکار دما و کنترل خودکار قدرت است.
عملکرد اصلی تقویت کننده فیبر دوپینگ اربیوم (EDFA):
عملکرد اصلی EDFA در بهره، توان خروجی و نویز، و همچنین پهنای باند و یکسان سازی منعکس می شود.
1. ویژگی های بهره ویژگی های بهره نشان دهنده قابلیت تقویت نسبت توان خروجی تقویت کننده نوری به توان ورودی است. مربوط به فاکتورهای مختلفی است که عموماً بر حسب دسی بل بیان می شود و ضریب تقویت رایج بین 15 تا 40 دسی بل است. به طور کلی، بهره به طور مستقیم با قدرت پمپ و همچنین با طول فیبر دوپ شده با اربیوم مرتبط است. بهترین مقدار را می توان با آزمایش پیدا کرد.
2. مشخصه های توان خروجی برای یک تقویت کننده نوری خطی ایده آل، سیگنال نوری را می توان بدون توجه به توان نوری ورودی، تقویت کرد و با همان بهره خروجی داد. به منظور اطمینان از این شرایط، معمولاً تنها زمانی که یک سیگنال نوری کوچک وارد می شود، خروجی سیگنال نوری تقویت شده با بهره کافی برای کاهش تعداد ذرات سطح انرژی توان پمپ تزریق شده به لیزر کافی نیست. اما زمانی که توان نوری ورودی به اندازه کافی زیاد باشد، توان تزریق شده برای جبران توان خروجی پس از تقویت کافی نیست، به طوری که تعداد ذرات معکوس اشباع و کاهش می یابد و در نتیجه توان اپتیکی خروجی کاهش می یابد که بر کاهش تأثیر می گذارد. از ضریب تقویت، یعنی اشباع بهره. ، به طوری که تقویت وارد ناحیه اشباع تقویت غیرخطی می شود. حداکثر توان خروجی EDFA معمولاً به صورت توان خروجی اشباع شده 3 دسی بل بیان می شود که مربوط به توان خروجی زمانی است که بهره اشباع 3 دسی بل کاهش می یابد و منعکس کننده حداکثر توان خروجی توان EDFA است. ویژگی های خروجی اشباع EDFA به قدرت پمپ، طول فیبر دوپ شده اربیوم و ساختار مربوط می شود. هرچه قدرت نوری پمپ بیشتر باشد، قدرت خروجی اشباع 3 دسی بل بیشتر است. هر چه طول فیبر دوپ شده با اربیوم بیشتر باشد، توان خروجی اشباع 3 دسی بل بیشتر است.
x