Vikuza sauti vya nyuzi za Erbium-doped (EDFAs) hutumia vipengele vya dunia adimu kama vile erbium (Er3+) kama njia ya ukuzaji.Inaingizwa kwenye msingi wa nyuzi wakati wa mchakato wa utengenezaji.Inajumuisha kipande kifupi cha nyuzinyuzi (kawaida mita 10 au zaidi) iliyotengenezwa kwa glasi ambamo kiasi kidogo kinachodhibitiwa cha erbium huongezwa kama dopant kwa namna ya ioni (Er3+).Kwa hivyo, nyuzi za silika hufanya kama kati ya mwenyeji.Ni dopants (erbium) badala ya nyuzi za silika ambazo huamua urefu wa mawimbi ya kufanya kazi na kipimo data cha faida.EDFAs kwa ujumla hufanya kazi katika eneo la urefu wa nm 1550 na zinaweza kutoa uwezo unaozidi Tbps 1.Kwa hivyo, hutumiwa sana katika mifumo ya WDM.
Kanuni ya utoaji unaochochewa inatumika kwa utaratibu wa ukuzaji wa EDFA.Wakati dopant (ioni ya erbium) iko katika hali ya juu ya nishati, picha ya tukio la ishara ya macho ya pembejeo itaichochea.Inatoa baadhi ya nishati yake kwa dopant na inarudi kwa hali ya chini ya nishati ("uzalishaji unaochochewa") ambayo ni thabiti zaidi.Kielelezo hapa chini kinaonyesha muundo wa msingi wa EDFA.
1.1 Muundo wa kimsingi wa EDFA
Diode ya laser ya pampu kawaida hutoa ishara ya macho ya urefu wa wimbi (ama 980 nm au 1480 nm) kwa nguvu ya juu (~ 10-200 mW).Ishara hii inaunganishwa na mawimbi ya mwangaza katika sehemu ya erbiumdoped ya nyuzi za silika kupitia coupler ya WDM.Ioni za erbium zitachukua nishati hii ya ishara ya pampu na kuruka hadi hali yao ya msisimko.Sehemu ya mawimbi ya taa ya pato hugongwa na kulishwa kwa kuingiza leza ya pampu kupitia kichujio cha macho na kitambua.Hii inatumika kama utaratibu wa udhibiti wa nguvu ya maoni ili kufanya EDFA kuwa vikuza vya kujidhibiti.Wakati elektroni zote za metastable zinatumiwa basi hakuna amplification zaidi hutokea.Kwa hivyo, mfumo hutulia kiotomatiki kwa sababu nguvu ya macho ya pato ya EDFA inabaki karibu mara kwa mara bila kujali mabadiliko ya nguvu ya pembejeo, ikiwa yapo.
1.2 Mchoro wa utendaji uliorahisishwa wa EDFA
Kielelezo hapo juu kinaonyesha mchoro wa utendaji uliorahisishwa wa EDFA ambapo ishara ya pampu kutoka kwa leza huongezwa kwa ishara ya macho ya pembejeo (saa 1480 nm au 980 nm) kupitia kiunganishi cha WDM.
Mchoro huu unaonyesha amplifier ya msingi sana ya EDF.Urefu wa wimbi la ishara ya pampu (yenye nguvu ya pampu ya karibu 50 mW) ni 1480 nm au 980 nm.Baadhi ya sehemu ya mawimbi ya pampu hii huhamishwa hadi kwa mawimbi ya macho ya pembejeo kwa utoaji unaochochewa ndani ya urefu mfupi wa nyuzinyuzi zenye dope za Erbium.Ina faida ya kawaida ya macho ya takriban 5-15 dB na chini ya 10 dB takwimu ya kelele.Kwa operesheni ya 1550 nm, inawezekana kupata faida ya macho ya 30-40 dB.
1.3 Utekelezaji wa vitendo wa EDFA
Kielelezo hapo juu kinaonyesha utendakazi uliorahisishwa wa EDFA na muundo wake wa vitendo wakati unatumiwa katika matumizi ya WDM.
Kama inavyoonyeshwa, inajumuisha sehemu kuu zifuatazo:
-
Kitenganishi kwenye pembejeo.Hii huzuia kelele inayotolewa na EDFA isienee kuelekea mwisho wa kisambazaji.
-
Mchanganyiko wa WDM.Inachanganya mawimbi ya data ya pembejeo yenye nguvu ya chini ya nm 1550 na mawimbi ya macho ya kusukuma yenye nguvu ya juu (kutoka chanzo cha pampu kama vile leza) katika urefu wa nm 980.
-
Sehemu ndogo ya nyuzi za silika za erbium.Kwa kweli, hii inatumika kama njia amilifu ya EDFA.
-
Kitenganishi kwenye pato.Husaidia kuzuia ishara yoyote ya macho iliyoakisiwa nyuma isiingie kwenye nyuzinyuzi ya silika iliyo na erbium.
Ishara ya mwisho ya pato ni ishara ya data ya macho ya urefu wa nm 1550 iliyokuzwa na mabaki ya ishara ya pampu ya urefu wa 980 nm.
Aina za Amplifiers za Erbium-Doped Fiber (EDFAs)
Kuna aina mbili za miundo ya Erbium-Doped Fiber Amplifiers (EDFAs):
-
EDFA yenye pampu ya uenezi-shirikishi
-
EDFA yenye pampu ya kueneza kipingamizi
Kielelezo kilicho hapa chini kinaonyesha mipangilio ya pampu inayoweza kueneza na pampu inayoelekeza pande mbili ambayo inaweza kutumika katika miundo ya EDFA.
Mipangilio tofauti ya pampu
Pampu inayoeneza EDFA ina nguvu ya chini ya macho yenye pato la chini na kelele ya chini;ilhali pampu ya kukabiliana na uenezi EDFA hutoa nguvu ya macho ya pato la juu lakini hutoa kelele kubwa pia.Katika EDFA ya kawaida ya kibiashara, pampu ya pande mbili na pampu ya kueneza kwa wakati mmoja na kukabiliana na kueneza hutumiwa ambayo husababisha faida ya macho sawa.
Utumiaji wa EDFA kama nyongeza, mkondo, na amplifier ya awali
Katika utumizi wa masafa marefu wa kiunganishi cha mawasiliano ya nyuzi macho, EDFAs zinaweza kutumika kama amplifier ya nyongeza katika utoaji wa kipitishio cha macho, amplifier ya macho ya ndani ya mstari pamoja na nyuzinyuzi za macho na vile vile amplifier kabla tu ya mpokeaji, kama inavyoonyeshwa kwenye takwimu hapo juu.
Inaweza kuzingatiwa kuwa EDFA za mstari zimewekwa kwenye umbali wa kilomita 20-100 tofauti kulingana na upotezaji wa nyuzi.Mawimbi ya pembejeo ya macho iko katika urefu wa 1.55 μm, ilhali pampu ya leza hufanya kazi kwa urefu wa 1.48 μm au 980 nm.Urefu wa kawaida wa nyuzi za Erbium-doped ni 10-50 m.
Utaratibu wa Ukuzaji katika EDFAs
Kama ilivyoelezwa hapo awali, utaratibu wa ukuzaji katika EDFA unategemea utoaji unaochochewa sawa na ule wa leza.Nishati ya juu kutoka kwa mawimbi ya pampu ya macho (inayotolewa na leza nyingine) husisimua ioni za dopant erbium (Er3+) katika nyuzi za silika kwenye hali ya juu ya nishati.Ishara ya data ya macho ya pembejeo huchochea mpito wa ioni za Erbium zilizosisimka hadi hali ya chini ya nishati na husababisha mionzi ya fotoni yenye nishati sawa, yaani, urefu wa wimbi sawa na ule wa ishara ya macho ya pembejeo.
Mchoro wa kiwango cha nishati: Ioni za Erbium zisizolipishwa huonyesha viwango tofauti vya bendi ya nishati.Ioni za Erbium zinapoingizwa kwenye nyuzinyuzi za silika, kila moja ya viwango vyake vya nishati hugawanyika katika viwango kadhaa vinavyohusiana kwa karibu ili kuunda bendi ya nishati.
1.4 Utaratibu wa ukuzaji katika EDFA
Ili kufikia ubadilishaji wa idadi ya watu, ioni za Er3+ husukumwa kwenye kiwango cha kati cha 2. Kwa njia isiyo ya moja kwa moja (980-nm kusukuma), ioni za Er3+ husogezwa kila mara kutoka ngazi ya 1 hadi ngazi ya 3. Inafuatiwa na kuoza bila mionzi hadi ngazi ya 2, kutoka. ambapo huanguka kwa kiwango cha 1, huangaza ishara za macho katika urefu unaohitajika wa 1500-1600 nm.Hii inajulikana kama utaratibu wa ukuzaji wa ngazi 3.
Kwa bidhaa zaidi za Erbium-doped, tafadhali angalia katika tovuti yetu.
https://www.erbiumtechnology.com/erbium-laser-glasseye-safe-laser-glass/
Barua pepe:devin@erbiumtechnology.com
WhatsApp: +86-18113047438
Faksi: +86-2887897578
Ongeza: No.23, barabara ya Chaoyang, mtaa wa Xihe, mtaa wa Longquanyi, Chengdu,610107, Uchina.
Wakati wa Kusasisha: Jul-05-2022
