Что такое EDFA и EYDFA?

EDFA является активным оптическим устройством, которое усиливает слабые оптические сигналы 1550 нм, лежащая ядро ​​оптического волокна с помощью редкоземельного элемента «эрбия (ER)», используя эффект стимулированного излучения ионов эрбия.

Ключевые функции:Низкий шум, высокий усиление, широкая полоса пропускания

Порты:

1. Входной порт сигнала (в): Подключите слабый сигнал 1550 нм, который необходимо усилить (например, сигнал после потери передачи оптического волокна или слабый сигнал перед приемником). Входная мощность обычно составляет -30 до -10 дБм и должна соответствовать типу оптического волокна (например, SMF -28).

2. Порт выходного сигнала (Out): выводит усиленный сигнал 1550 нм (для последующей передачи или приема). Выходная мощность, как правило, составляет от 0 до 20 дБм (уровень Milliwatts), с низкой конструкцией отражения (чтобы избежать помех возврата сигнала).

3. Порт насоса: подключается к лазеру насоса, чтобы обеспечить энергию возбуждения для ионов эрбия (входной порт энергии ядра). Длина волн основного насоса: 980 нм (низкий шум) или 1480 нм (высокое усиление); Мощность насоса 100 ~ 500 МВт.

4. Порт мониторинга (MON): извлекает 1% ~ 5% выходного сигнала для реального - мониторинга времени мощности усиленного сигнала и стабильности длины волны (для оперативного использования). Выходная мощность намного ниже, чем основной сигнал (обычно -20 ~ -10 дБм), что не влияет на передачу основного сигнала.

Операционный принцип:

1. Насосное возбуждение (инъекция энергии) Лазер насоса впрыскивает 980 нм/1480 нм световой насос через «порт насоса», а ионы ER³⁺ в сердечнике Поглощают энергию насоса, переход из основного состояния (4i₁₅/₂) в высокое - энергии, возбуждающее энергию (980nm puck → 4i₁₁/₂; 1480nm itpulm.

2. Инверсия популяции (условие для амплификации) Высокая - ионы ER³⁺ очень нестабильны и быстро падают до метастабильного состояния (4i₁₃/₂) через «не - излучающие переходы» (со временем жизни примерно 10 мс, что позволяет долго - смены); Когда число ионов ER³⁺ в метастабильном состоянии значительно превышает уровень основного состояния ионов, происходит «инверсия населения» (основное состояние для оптического усиления).

3. Амплификация сигнала (стимулированное излучение) Свет сигнального сигнала 1550 нм, который необходимо усилить, входит в эрбиум - легированное волокно через «входной порт». Энергия фотона сигнального света идеально соответствует энергии перехода от метастабильного состояния к основному состоянию ионов ER³⁺, захватывая метастабильные ионы ER³⁺ для быстрого перехода обратно в основное состояние и высвобождение новых фотонов, которые идентичны по частоте, фазе и поляризации к сигнальному свету; Эти новые фотоны сверхконкурентно объединяются с исходным сигнальным светом, достигая «экспоненциального усиления» сигнальной мощности, которая в конечном итоге выводит через «выходной порт».

Приложения:

1. Long - Дистанционная сеть связи с оптическим волокном, служащая «усилителем линии», развернутой в межготовой и транскеанской оптических кабелях, чтобы компенсировать ослабление сигнала.

2. Оптическая клемма связи, где концом приемника действует как усилитель Pre - для усиления слабых сигналов, повышая чувствительность приема мобильных базовых станций и оптические модемы. На конце передатчика он действует как усилитель силы для слегка увеличивающей мощность передачи, такую ​​как оптические выходные сигналы на базовых уровнях 5G.

3. В системах CATV (кабельное телевидение), усиление телевизионных сигналов в диапазоне длины волны 1550 нм для достижения освещения для сотен километров, избегая деградации качества изображения из -за затухания.

4. Системы оптического волокнистого восприятия, усиление слабых оптических сигналов от датчиков деформации и температуры, таких как реальное - мониторинг времени мостов и нефтяных трубопроводов, продление расстояния зондирования (до более чем 100 километров).

Допинг как ионов эрбия, так и ионов иттербия в ядре оптического волокна, используя механизм ионов иттербия, «эффективно поглощающий свет насоса и передавая энергию в ионы эрбия», достигает высоких мощных устройств усиления оптического сигнала в диапазоне 1550 нм, прорывая лимиты электроэнергии.

Ключевые функции:По сравнению с EDFA он обладает более высокой эффективностью поглощения насоса, более высокой высокой мощностью и более высокой выходной мощностью.

Порты:

1. Входной порт сигнала (в): подключается к сигналу 1550 нм (слабый или средний сигнал мощности), с более широким диапазоном входной мощности (от -20 до 0 дБм) и высокой допускаемостью мощности (чтобы избежать сжигания).

2. Порт выходного сигнала (OUT): выводит высокую мощность 1550 Нм (для лазерных применений или высокой передачи мощности), с выходной мощностью в диапазоне от 1 Вт до 1 кВт (от ватта до уровня киловатта), требующих высокой мощности разъемов (например, версии высокой мощности FC/APC), с защитой от ожогов и предотвращением утечки света.

3. Порт насоса: в комбинации можно вводить несколько насосов для увеличения общей мощности насоса (ядро высокой мощности). Основные длина волн насоса: 808 нм (низкая стоимость) или 915 нм (высокая эффективность); Мощность однонасоса от 5 до 20 Вт, общая мощность нескольких насосов может достигать 50 Вт.

4. Мониторинг/порт управления: ① контролирует выходную мощность и температуру (чтобы избежать перегрева); ② Внешний модуль управления для регулировки мощности/усиления насоса. Порт мониторинга извлекает от 0,1% до 1% от сигнала (чтобы не влиять на высокую выходную мощность); Порт управления поддерживает протокол RS485/Ethernet.

Операционный принцип:

1. Восставление насоса (предпочтение иона иона иона) Multi - насосные лазеры вводают насосные насосы при 808 нм/915 нм через «порт насоса». Ионы иттербия (YB³⁺) в ядре волокна преимущественно поглощают энергию, переходя от основного состояния (²f₇/₂) к возбужденному состоянию (²f₅/₂).

2. Передача энергии (иттербия в эрбиум) возбужденные иттербийские ионы не излучают напрямую фотоны; Вместо этого они эффективно переносят энергию в соседние ионы эрбия (Er3⁺) через «non - перенос энергии», позволяя ионам эрбия переходить от основного состояния (4i₁₅/₂) к метастабильному состоянию (4i₁₃/₂). Этот шаг учитывает низкую эффективность ионов эрбия прямого поглощения насоса в EDFA и избегает энергетических отходов, вызванных высокими концентрациями ионов эрбия.

3. Амплификация сигнала (стимулированная эрбий -ионная эмиссия) в соответствии с EDFA: сигнальный свет 1550 нм возбуждает метастабильные ионы эрбия для перехода, выпуска частоты - Соответствующих фотонов для достижения усиления сигнала. Благодаря более сильной энергии, передаваемой иттербиями ионами, он может поддерживать более высокий выход сигнала мощности (watt - level / kilowatt - level).

Приложения:

1. High - Power Fiber Communice, используемая в качестве «усилителя мощности» для сети столичных областей и сетей доступа, увеличивает общую выходную мощность Multi - сигналов каналов, таких как в пригородных оптических сетях, покрывающих более 50 километров.

2. Industrial - классные лазеры, служащие в качестве основных устройств амплификации, выходной киловатт - Level 1550NM Лазеры, используемые для резки металла (нержавеющая сталь, алюминиевый сплав), сварка и поверхностная обработка (такие как автомобильное производство, воздушная смотрость).

3. Медицинское лазерное оборудование, вывод Watt - Уровни Лазеры, используемые для офтальмологической хирургии (например, лечение катаракты), дерматологические методы лечения (такие как удаление пигментации, удаление волос) - 1550 НМ -длина волны имеет умеренное проникновение ткани в человеческом теле с минимальными повреждениями.

4. Пространственная оптическая связь, где Eydfa действует как усилитель мощности наземной станции в спутнике -, чтобы - Связанные с лазерными сообщениями, выводя высокие - Силовые сигналы для преодоления потери атмосферы, такие как передача данных LASER из спутников Beidou.

5. в области научных исследований, используемых для лазерного спектрального анализа, LIDAR (например, мониторинг загрязняющих веществ в атмосфере), и в качестве источника лазерного вождения для инерционного слияния (ICF).