Појачало са влакнима допираним ербијумом (ЕДФА)

Основни принцип рада:
Тхеербијум допирано влакно појачало (ЕДФА)је медијум који користи јоне хелијума за постизање конверзије енергије. Прозор за појачавање енергије има радни прозор таласне дужине од 1 550 нм и ширину од 50 ам, што је у складу са прозором малих губитака влакна. Прозор за убризгавање енергије је 980 нм и 1 480 нм. Генерално, јонско влакно допирано ербијумом се припрема као ЕДФА језгро за појачавање, односно као активни медијум. Систем појачања је ласерски тростепени систем, убризгану светлосну енергију од 980 нм апсорбују јони хелијума до високог енергетског нивоа 4", а прелазни ниво 4н ласера ​​прелази релаксационим осцилацијама. Због дуг животни век енергетског нивоа, велика количина акумулације Активиране честице, које резервишу велику количину енергије, а затим пропуштају стимулисано зрачење са сигналном светлошћу, добијају умножени сигнал исте фреквенције и исте фазе и враћају честице у основно стање. Индукована бука у процесу амплификације је спонтано зрачење (Појачана спонтана емисија (АСЕ), која је повезана са таласном дужином пумпе. Генерално, ласерска пумпа од 980 нм је ниске ефикасности и ниске буке , док је ласер од 1 480 нм високо ефикасан и бучан. У процесу пројектовања, опште појачало ЕДФА са пре-фибером користи пумпање од 980 нм, а бустер Боостер ЕДФА на крају одашиљања користи хибридну методу пумпања од 980 нм и 1 480 нм, и посебно дизајнирани медији према ДВДМ захтевима за оптичке филтере за еквилизацију. Мембрански равни филтер.
Основна структура појачавача са влакнима допираним ербијумом (ФДФА):
Типични ЕДФА се састоји од влакна допираног ербијумом, извора пумпе, мултиплексора са поделом таласних дужина, оптичког изолатора и оптичког филтера. Влакно допирано ербијумом обезбеђује појачање, извор пумпе обезбеђује довољну снагу пумпе, а мултиплексер са поделом таласних дужина комбинује сигнално светло и светло пумпе у влакно допирано ербијумом. Оптички изолатор обезбеђује једносмерни пренос светлости како би се спречило да рефлексије светлости формирају оптичке осцилације, а повратна светлост изазива поремећаје у радном стању сигналног ласера. Улога оптичког филтера је да филтрира АСЕ шум у оптичком појачавачу и побољша однос сигнал-шум ЕДФА. Обично ЕДФА има три типа пумпе: космерну пумпу, реверзну пумпу и двосмерну пумпу. Да би се осигурало да је појачање ЕДФА константно (тј. линеарни појачавач претпојачала и линије) или да је излазна снага константна (тј. појачавач снаге за засићење на крају одашиљања), потребно је дизајнирати помоћно коло за праћење улазне и излазне снаге ЕДФА, као и извора пумпе. Статус рада се прати и контролише. Према резултатима мониторинга, радни параметри извора светлости пумпе су на одговарајући начин прилагођени да би ЕДФА радио у оптималном стању. Поред тога, део помоћног кола такође укључује кола за заштитне функције као што су аутоматска контрола температуре и аутоматска контрола снаге.
Основне перформансе појачавача са влакнима допираним ербијумом (ЕДФА):
Основне перформансе ЕДФА се огледају у појачању, излазној снази и шуму, као и у пропусном опсегу и еквилизацији.
1. Карактеристике појачања Карактеристике појачања представљају способност појачања односа излазне снаге оптичког појачавача и улазне снаге. Повезан је са различитим факторима, генерално израженим у дБ, а најчешће коришћени фактор појачања је 15 до 40 дБ. Генерално, појачање је директно повезано са снагом пумпе, а такође и са дужином влакна допираног ербијумом. Најбоља вредност се може наћи експериментом.
2. Карактеристике излазне снаге За идеално линеарно оптичко појачало, оптички сигнал може бити појачан и излаз са истим појачањем без обзира на улазну оптичку снагу. Да би се обезбедио овај услов, углавном само када је улаз мали оптички сигнал, излаз оптичког сигнала појачан довољним појачањем није довољан да смањи број честица енергетског нивоа снаге пумпе убризганих у ласер. Међутим, када је улазна оптичка снага довољно велика, убризгана снага је недовољна да компензује излазну снагу након појачања, тако да је број инвертираних честица засићен и смањен, а самим тим и излазна оптичка снага је смањена, што утиче на смањење фактора појачања, односно засићења појачања. , тако да појачање улази у област засићења нелинеарног појачања. Максимална излазна снага ЕДФА се обично изражава као засићена излазна снага од 3 дБ, што одговара излазној снази када појачање засићења опадне за 3 дБ, одражавајући максималну излазну снагу ЕДФА. Излазне карактеристике засићења ЕДФА су повезане са снагом пумпе, дужином влакана допираног ербијумом и структуром. Што је већа оптичка снага пумпе, већа је излазна снага засићења од 3 дБ; што је дужина влакна допираног ербијумом дужа, то је већа излазна снага засићења од 3 дБ.
3. Карактеристике буке Оптички шум који уводи ЕДФА током процеса појачања је углавном спонтано зрачена оптичка снага у активираном влакну допираном ербијумом, а затим појачан активним делом влакна допираног ербијумом, што је појачана спонтана емисија оптички шум. . Постоје четири главна извора буке: шум сигналног светла, шум појачане спонтане емисије АСЕ, шум откуцаја између АСЕ спектра емисије беле светлости и сигналне светлости и шум ударца између АСЕ спектра спонтане емисије. . Међу њима, последња два имају највећи утицај, а шум откуцаја између АСЕ спектра спонтане емисије и сигналне светлости је главни фактор који одређује перформансе ЕДФА. Карактеристика буке ЕДФА може се изразити фигуром шума НФ, која је однос улазног сигнала према шуму ЕДФА и односа излазног сигнала према шуму, изражен у дБ. Уско је повезан са спектралном густином спонтане емисије и појачањем инфазног преноса, и повезан је са снагом улазног сигнала, снагом пумпе и режимом пумпања. Под уносом малог оптичког сигнала, фигура шума НФ оптичког појачавача повећава стимулисано зрачење како се повећава снага улазног сигнала, а однос спонтаног зрачења је ослабљен, чиме се смањује фигура шума НФ. Под улазом великог оптичког сигнала, фигура шума НФ оптичког појачавача опада са повећањем снаге улазног сигнала, а оптичка снага спонтаног зрачења расте, тако да се повећава фигура шума НФ. Број буке се смањује како се снага пумпе повећава. Снага буке ЕДФА се састоји из два дела, један је бело зрачење које генерише свако влакно мале дужине, а највећи део је појачање спонтаног зрачења које генерише влакно на предњи део влакна, тј. је, појачана спонтана емисија. Што је већа снага пумпе, мањи је удео првог дела, јер иако се излазна снага буке повећава са повећањем снаге пумпе, сигнал такође добија, па је удео спонтаног зрачења које генерише свако влакно већи. Мали, тако да је укупан однос сигнал-шум побољшан, односно смањена је фигура шума НФ.