የ EDFA erbium-doped ፋይበር ማጉያ መርህ እና አተገባበር

መርህ እና አተገባበርEDFA erbium-doped ፋይበር ማጉያ

መሰረታዊ መዋቅር የኢ.ዲ.ኤፍ.ኤኤርቢየም-ዶፔድ ፋይበር ማጉያ ፣ እሱም በዋናነት ንቁ መካከለኛ (በደርዘን የሚቆጠሩ ሜትሮች ርዝመት ያለው ዶፔድ ኳርትዝ ፋይበር ፣ ኮር ዲያሜትር 3-5 ማይክሮን ፣ ዶፒንግ ማጎሪያ (25-1000) x10-6) ፣ የፓምፕ ብርሃን ምንጭ (990 ወይም 1480nm LD) ፣ የጨረር ጥንድ እና የጨረር ማግለል። የሲግናል መብራት እና የፓምፕ መብራት በኤርቢየም ፋይበር ውስጥ በአንድ አቅጣጫ (በጋራ ፓምፕ)፣ በተቃራኒ አቅጣጫ (በተቃራኒው ፓምፕ) ወይም በሁለቱም አቅጣጫዎች (ሁለት አቅጣጫዊ ፓምፖች) ሊሰራጭ ይችላል። የምልክት መብራቱ እና የፓምፕ መብራት ወደ ኤርቢየም ፋይበር ውስጥ በተመሳሳይ ጊዜ ውስጥ ሲገቡ ፣ erbium ion በፓምፕ መብራት ተግባር ስር ወደ ከፍተኛ የኃይል ደረጃ (የሶስት-ደረጃ ስርዓት) ይደሰታል እና ብዙም ሳይቆይ ወደ ሜታስታብል ደረጃ መበስበስ ይጀምራል። በአደጋው ​​ሲግናል ብርሃን ወደ መሬቱ ሁኔታ ሲመለስ, ከሲግናል ብርሃን ጋር የሚዛመደው ፎቶን ይወጣል, ስለዚህም ምልክቱ ይጨምራል. የተጨመረው ድንገተኛ ልቀት (ASE) ስፔክትረም ትልቅ የመተላለፊያ ይዘት ያለው (እስከ 20-40nm) እና ከ1530nm እና 1550nm ጋር የሚዛመዱ ሁለት ጫፎች አሉት።

ዋናዎቹ ጥቅሞችEDFA ማጉያከፍተኛ ትርፍ፣ ትልቅ የመተላለፊያ ይዘት፣ ከፍተኛ የውጤት ሃይል፣ ከፍተኛ የፓምፕ ብቃት፣ ዝቅተኛ የማስገባት መጥፋት እና ለፖላራይዜሽን ግዛቶች ግድየለሽነት ናቸው።

የኤርቢየም-ዶፔድ ፋይበር ማጉያ የሥራ መርህ

ኤርቢየም-ዶፔድ ፋይበር ማጉያ (EDFA የጨረር ማጉያ） በዋናነት ከኤርቢየም ዶፔድ ፋይበር (ከ10-30 ሜትር ርዝመት ያለው) እና የፓምፕ ብርሃን ምንጭ ነው። የስራ መርሆው erbium-doped ፋይበር በፓምፕ የብርሃን ምንጭ (የሞገድ ርዝመት 980nm ወይም 1480nm) ተግባር ስር የተቀሰቀሰ ጨረራ ያመነጫል እና የጨረራው ብርሃን በግብአት ብርሃን ሲግናል ለውጥ ይቀየራል ይህም የግቤት ብርሃን ምልክትን ከማጉላት ጋር እኩል ነው። ውጤቶቹ እንደሚያሳዩት የኤርቢየም-ዶፔድ ፋይበር ማጉያው ብዙውን ጊዜ 15-40 ዲቢቢ ነው ፣ እና የዝውውር ርቀት ከ 100 ኪ.ሜ በላይ ሊጨምር ይችላል። ስለዚህ ሰዎች ሊረዱት አይችሉም: - ሳይንቲስቶች የብርሃን ሞገዶችን መጠን ለመጨመር ዶፔድ ኤርቢየም በፋይበር ማጉያ ውስጥ ለመጠቀም ለምን አሰቡ? ኤርቢየም ብርቅዬ የምድር አካል እንደሆነ እናውቃለን፣ እና ብርቅዬ የምድር ንጥረ ነገሮች ልዩ መዋቅራዊ ባህሪያቸው አላቸው። በኦፕቲካል መሳሪያዎች ውስጥ የሚገኙት ብርቅዬ የምድር ንጥረ ነገሮች ዶፒንግ የኦፕቲካል መሳሪያዎችን አፈፃፀም ለማሻሻል ለረጅም ጊዜ ጥቅም ላይ ውሏል ፣ ስለዚህ ይህ በአጋጣሚ የሚከሰት አይደለም ። በተጨማሪም የፓምፕ የብርሃን ምንጭ የሞገድ ርዝመት በ 980nm ወይም 1480nm ለምን ይመረጣል? እንደ እውነቱ ከሆነ የፓምፕ ብርሃን ምንጭ የሞገድ ርዝመት 520nm, 650nm, 980nm, እና 1480nm ሊሆን ይችላል, ነገር ግን ልምምድ እንደሚያሳየው የ 1480nm የፓምፕ ብርሃን ምንጭ ሌዘር ውጤታማነት ከፍተኛ ነው, ከዚያም የ 980nm ፓምፕ የብርሃን ምንጭ የሞገድ ርዝመት ይከተላል.

አካላዊ መዋቅር

የኤርቢየም-ዶፔድ ፋይበር ማጉያ (EDFA Optical Amplifier) ​​መሰረታዊ መዋቅር። በመግቢያው መጨረሻ እና በውጤቱ መጨረሻ ላይ አንድ ገለልተኛ አለ, ዓላማው የኦፕቲካል ምልክትን አንድ-መንገድ ማስተላለፍ ነው. የፓምፑ ማነቃቂያው 980nm ወይም 1480nm የሞገድ ርዝመት ያለው ሲሆን ኃይልን ለማቅረብ ያገለግላል። የማጣመጃው ተግባር የግቤት ኦፕቲካል ሲግናልን እና የፓምፕ መብራቱን ወደ erbium-doped ፋይበር በማጣመር እና የፓምፕ መብራቱን ኃይል ወደ ግብዓት ኦፕቲካል ሲግናል በ erbium-doped ፋይበር ተግባር በኩል በማስተላለፍ የግቤት ኦፕቲካል ሲግናል የኃይል ማጉላትን መገንዘብ ነው። ከፍተኛ የውጤት ኦፕቲካል ሃይል እና ዝቅተኛ የድምጽ መረጃ ጠቋሚ ለማግኘት በተግባር ጥቅም ላይ የሚውለው ኤርቢየም-ዶፔድ ፋይበር ማጉያ ሁለት ወይም ከዚያ በላይ የፓምፕ ምንጮችን በመሃል ላይ ከገለልተኛ አካላት ጋር በማዋቀር እርስ በርስ እንዲነጠሉ ያደርጋል። ሰፋ ያለ እና ጠፍጣፋ የጥቅም ጥምዝ ለማግኘት, ትርፍ ጠፍጣፋ ማጣሪያ ተጨምሯል.

ኢዲኤፍኤ አምስት ዋና ዋና ክፍሎችን ያቀፈ ነው፡- Erbium-doped fiber (EDF)፣ Optical coupler (WDM)፣ optical isolator (ISO)፣ የጨረር ማጣሪያ እና የፓምፕ አቅርቦት። በብዛት ጥቅም ላይ የዋሉ የፓምፕ ምንጮች 980nm እና 1480nm ያካትታሉ, እና እነዚህ ሁለት የፓምፕ ምንጮች ከፍተኛ የፓምፕ ቅልጥፍና አላቸው እና የበለጠ ጥቅም ላይ ይውላሉ. 980nm ፓምፕ ብርሃን ምንጭ ጫጫታ Coefficient ዝቅተኛ ነው; የ 1480nm የፓምፕ ብርሃን ምንጭ ከፍ ያለ የፓምፕ ቅልጥፍና ያለው ሲሆን ትልቅ የውጤት ሃይል ሊያገኝ ይችላል (ከ980nm የፓምፕ ብርሃን ምንጭ 3 ዲባቢ ከፍ ያለ)።

ጥቅም

1. የክወና የሞገድ ርዝመት ነጠላ-ሁነታ ፋይበር ዝቅተኛ attenuation መስኮት ጋር የሚስማማ ነው.

2. ከፍተኛ የማጣመር ቅልጥፍና. የፋይበር ማጉያ (ፋይበር ማጉያ) ስለሆነ ከማስተላለፊያው ፋይበር ጋር መያያዝ ቀላል ነው.

3. ከፍተኛ የኃይል መለዋወጥ ውጤታማነት. የኢዲኤፍ እምብርት ከማስተላለፊያ ፋይበር ያነሰ ነው, እና የሲግናል መብራት እና የፓምፕ መብራት በ EDF ውስጥ በአንድ ጊዜ ይተላለፋሉ, ስለዚህ የኦፕቲካል አቅም በጣም የተከማቸ ነው. ይህ በብርሃን እና በገቢው መካከለኛ ኤር ion መካከል ያለው መስተጋብር በጣም የተሟላ ያደርገዋል ፣ ከተገቢው የ erbium-doped ፋይበር ርዝመት ጋር ተዳምሮ ፣ ስለሆነም የብርሃን ኃይል የመቀየር ቅልጥፍና ከፍተኛ ነው።

4. ከፍተኛ ትርፍ፣ ዝቅተኛ የድምጽ መረጃ ጠቋሚ፣ ትልቅ የውጤት ሃይል፣ በሰርጦች መካከል ዝቅተኛ ንግግር።

5. የተረጋጋ ትርፍ ባህሪያት፡- EDFA ለሙቀት ስሜት አይጋለጥም፣ እና ትርፍ ከፖላራይዜሽን ጋር ያለው ግንኙነት አነስተኛ ነው።

6. የማግኘቱ ባህሪ ከሲስተሙ የቢት ፍጥነት እና የውሂብ ቅርጸት ነጻ ነው.

ጉድለት

1. ቀጥተኛ ያልሆነ ውጤት፡ EDFA ወደ ፋይበር ውስጥ የሚገባውን የኦፕቲካል ሃይል በመጨመር የጨረር ሃይልን ያሰፋዋል ነገርግን ትልቅ ከሆነ የተሻለ ይሆናል። የኦፕቲካል ሃይል በተወሰነ መጠን ሲጨመር የኦፕቲካል ፋይበር ያልተለመደው ተጽእኖ ይፈጠራል. ስለዚህ የኦፕቲካል ፋይበር ማጉያዎችን ሲጠቀሙ ነጠላ-ሰርጥ የሚመጣውን የፋይበር ኦፕቲካል ሃይል የመቆጣጠር ዋጋ ላይ ትኩረት መስጠት ያስፈልጋል።

2. ትርፍ የሞገድ ክልል ተስተካክሏል: የ C-band EDFA የሚሠራው የሞገድ ርዝመት 1530nm ~ 1561nm ነው; የL-band EDFA የሚሠራው የሞገድ ርዝመት 1565nm~1625nm ነው።

3. ወጣ ገባ የመተላለፊያ ይዘት፡ የኤዲኤፍኤ erbium-doped ፋይበር ማጉያ ማጉያው የመተላለፊያ ይዘት በጣም ሰፊ ነው፣ ነገር ግን የ EDF ስፔክትረም ራሱ ጠፍጣፋ አይደለም። በWDM ስርዓት ውስጥ የሚገኘውን ትርፍ ለማደለብ የጥቅም ጠፍጣፋ ማጣሪያ መወሰድ አለበት።

4. የብርሃን መጨናነቅ ችግር፡- የመብራት መንገዱ መደበኛ ሲሆን በፓምፕ መብራቱ የተደሰቱት የኤርቢየም ionዎች በሲግናል መብራቱ ስለሚወሰዱ የምልክት መብራቱን ማጉላትን ያጠናቅቃሉ። የግብአት መብራቱ ከተቆረጠ፣ የሜታስቴብል ኤርቢየም ions መከማቸታቸውን ስለሚቀጥሉ፣ የምልክት መብራቱ ግብዓት ከተመለሰ በኋላ ሃይል ይዝላል፣ በዚህም ምክንያት የብርሃን መጨናነቅ ያስከትላል።

5. ለኦፕቲካል ሞገድ መፍትሄው በ EDFA ውስጥ ያለውን አውቶማቲክ የኦፕቲካል ሃይል ቅነሳ (ኤፒአር) ወይም አውቶማቲክ ኦፕቲካል ሃይል አጥፋ (APSD) ተግባርን መገንዘብ ነው፣ ማለትም ኢዲኤፍኤ ኃይሉን በራስ-ሰር ይቀንሳል ወይም የግብዓት መብራት በሌለበት ጊዜ ኃይሉን በራስ-ሰር ያጠፋል፣ በዚህም የድንገተኛውን ክስተት መከሰት ይገድባል።

የመተግበሪያ ሁነታ

1. የማበልጸጊያው አምፕሊፋየር የበርካታ የሞገድ ርዝመት ምልክቶችን ከአደጋው ሞገድ በኋላ ኃይልን ለመጨመር እና ከዚያም ለማስተላለፍ ይጠቅማል። ከማጠናከሪያው ሞገድ በኋላ ያለው የሲግናል ኃይል በአጠቃላይ ትልቅ ስለሆነ የድምፅ መረጃ ጠቋሚ እና የኃይል ማጉያ መጨመር በጣም ከፍተኛ አይደለም. በአንጻራዊ ሁኔታ ትልቅ የውጤት ኃይል አለው.

2. Line-amplifier, ከኃይል ማጉያው በኋላ, የመስመር ዝውውሩን ኪሳራ በየጊዜው ለማካካስ ይጠቅማል, በአጠቃላይ በአንጻራዊ ሁኔታ አነስተኛ የድምጽ መረጃ ጠቋሚ እና ትልቅ የውጤት ኦፕቲካል ሃይል ያስፈልገዋል.

3. ቅድመ-አምፕሊፋየር፡ ከመስመሩ በፊት እና ከመስመር ማጉያው በኋላ ምልክቱን ለማጉላት እና የተቀባዩን ስሜታዊነት ለማሻሻል ይጠቅማል (የጨረር ሲግናል-ወደ-ጫጫታ ሬሾ (OSNR) መስፈርቶቹን የሚያሟላ ከሆነ ትልቁ የግቤት ሃይል የተቀባዩን ድምጽ ማፈን እና የመቀበያ ስሜትን ማሻሻል ይችላል) እና የጩኸቱ ኢንዴክስ በጣም ትንሽ ነው። በውጤቱ ኃይል ላይ ምንም ትልቅ መስፈርት የለም.