Erbiyum katkılı fiber amplifikatörler (EDFA'lar), amplifikasyon ortamı olarak erbiyum (Er3+) gibi nadir toprak elementlerinden yararlanır.Üretim işlemi sırasında elyaf çekirdeğe katkılanır.Bir iyon (Er3+) şeklinde katkı maddesi olarak az miktarda kontrollü bir miktarda erbiyumun eklendiği camdan yapılmış kısa bir elyaf parçasından (tipik olarak 10 m kadar) oluşur.Bu nedenle, silika elyafı bir konakçı ortam olarak işlev görür.Çalışma dalga boyunu ve kazanç bant genişliğini belirleyen silis elyafından ziyade katkı maddeleridir (erbium).EDFA'lar genellikle 1550 nm dalga boyu bölgesinde çalışır ve 1 Tbps'yi aşan kapasiteler sunabilir.Bu nedenle, WDM sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadırlar.
Uyarılmış emisyon ilkesi, EDFA'nın amplifikasyon mekanizması için geçerlidir.Katkı maddesi (bir erbiyum iyonu) yüksek enerji durumundayken, giriş optik sinyalinin gelen bir fotonu onu uyaracaktır.Enerjisinin bir kısmını katkı maddesine bırakır ve daha kararlı olan daha düşük enerjili bir duruma (“uyarılmış emisyon”) geri döner.Aşağıdaki şekil bir EDFA'nın temel yapısını göstermektedir.
1.1 Bir EDFA'nın temel yapısı
Pompa lazer diyodu normalde yüksek güçte (~ 10–200 mW) dalga boyunda (980 nm veya 1480 nm'de) bir optik sinyal üretir.Bu sinyal, WDM kuplörü aracılığıyla silika fiberin erbiyum katkılı bölümündeki ışık giriş sinyali ile birleştirilir.Erbiyum iyonları bu pompa sinyal enerjisini emecek ve uyarılmış durumlarına atlayacaktır.Çıkış ışık sinyalinin bir kısmı, optik filtre ve detektör aracılığıyla pompa lazerinin girişine dokunur ve geri beslenir.Bu, EDFA'ları kendi kendini düzenleyen amplifikatörler yapmak için geri besleme güç kontrol mekanizması olarak hizmet eder.Tüm yarı kararlı elektronlar tüketildiğinde, daha fazla amplifikasyon olmaz.Bu nedenle, EDFA'nın çıkış optik gücü, varsa giriş gücü dalgalanmasından bağımsız olarak neredeyse sabit kaldığı için sistem otomatik olarak dengelenir.
1.2 Bir EDFA'nın basitleştirilmiş işlevsel şeması
Yukarıdaki şekil, lazerden gelen bir pompa sinyalinin bir WDM kuplörü aracılığıyla bir giriş optik sinyaline (1480 nm veya 980 nm'de) eklendiği bir EDFA'nın basitleştirilmiş işlevsel şemasını göstermektedir.
Bu şema çok basit bir EDF amplifikatörünü göstermektedir.Pompa sinyalinin dalga boyu (pompa gücü yaklaşık 50 mW ile) 1480 nm veya 980 nm'dir.Bu pompa sinyalinin bir kısmı, kısa bir Erbiyum katkılı fiber uzunluğu içinde uyarılmış emisyonla giriş optik sinyaline aktarılır.Yaklaşık 5–15 dB'lik tipik optik kazanca ve 10 dB'den az gürültü değerine sahiptir.1550 nm çalışma için 30–40 dB optik kazanç elde etmek mümkündür.
1.3 Bir EDFA'nın pratik olarak gerçekleştirilmesi
Yukarıdaki şekil, WDM uygulamasında kullanıldığında pratik yapısı ile bir EDFA'nın basitleştirilmiş bir çalışmasını göstermektedir.
Gösterildiği gibi, aşağıdaki ana parçaları içerir:
-
Girişte bir izolatör.Bu, bir EDFA tarafından üretilen gürültünün verici ucuna doğru yayılmasını önler.
-
Bir WDM kuplörü.Düşük güçlü 1550 nm optik giriş veri sinyalini, 980 nm dalga boyunda yüksek güçlü pompalama optik sinyaliyle (lazer gibi pompa kaynağından) birleştirir.
-
Küçük bir erbiyum katkılı silika lifi kesiti.Aslında bu, EDFA'nın aktif ortamı olarak hizmet eder.
-
Çıkışta bir izolatör.Geri yansıyan herhangi bir optik sinyalin erbiyum katkılı silika fibere girmesini önlemeye yardımcı olur.
Nihai çıkış sinyali, artık 980 nm dalga boyu pompa sinyali ile güçlendirilmiş bir 1550 nm dalga boyu optik veri sinyalidir.
Erbiyum Katkılı Fiber Yükselteç Türleri (EDFA'lar)
Erbium Katkılı Fiber Amplifikatörlerin (EDFA'lar) iki türü vardır:
-
Ortak yayılma pompalı EDFA
-
Karşı yayılma pompalı EDFA
Aşağıdaki şekil, EDFA yapılarında kullanılabilen karşı yayılımlı pompa ve çift yönlü pompa düzenlemelerini göstermektedir.
Farklı pompa düzenlemeleri
Birlikte yayılan bir pompa EDFA, düşük gürültü ile daha düşük çıkış optik gücüne sahiptir;karşı yayılımlı bir pompa EDFA ise daha yüksek çıkış optik gücü sağlar, ancak daha fazla gürültü de üretir.Tipik bir ticari EDFA'da, nispeten tekdüze bir optik kazançla sonuçlanan, eşzamanlı birlikte yayılan ve ters yayılan pompalamaya sahip iki yönlü bir pompa kullanılır.
EDFA'nın booster, in-line ve pre-amplifikatör olarak uygulanması
Bir fiber optik iletişim bağlantısının uzun mesafeli bir uygulamasında, EDFA'lar, optik vericinin çıkışında bir güçlendirici amplifikatör, optik fiber ile birlikte bir sıralı optik amplifikatör ve ayrıca bir ön amplifikatör olarak kullanılabilir. Alıcı, yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi.
Hat içi EDFA'ların fiber kaybına bağlı olarak 20–100 km mesafeye yerleştirildiği not edilebilir.Optik giriş sinyali 1,55 μm dalga boyunda iken, pompa lazerleri 1,48 μm veya 980 nm dalga boyunda çalışır.Erbium katkılı fiberin tipik uzunluğu 10–50 m'dir.
EDFA'larda Amplifikasyon Mekanizması
Daha önce belirtildiği gibi, bir EDFA'daki amplifikasyon mekanizması, lazerdekine benzer şekilde uyarılmış emisyona dayanır.(Başka bir lazer tarafından üretilen) optik pompa sinyalinden gelen yüksek enerji, üst enerji durumunda bir silis elyafındaki dopant erbiyum iyonlarını (Er3+) uyarır.Giriş optik veri sinyali, uyarılmış Erbiyum iyonlarının daha düşük enerji durumuna geçişini uyarır ve aynı enerjiye, yani giriş optik sinyalininkiyle aynı dalga boyuna sahip fotonların radyasyonuyla sonuçlanır.
Enerji Seviyesi Diyagramı: Serbest Erbiyum iyonları, enerji bandının farklı seviyelerini sergiler.Erbiyum iyonları bir silis elyafına katkılandığında, enerji seviyelerinin her biri, bir enerji bandı oluşturmak üzere birbiriyle yakından ilişkili seviyelere bölünür.
1.4 EDFA'da amplifikasyon mekanizması
Popülasyon tersini elde etmek için, Er3+ iyonları orta seviye 2'ye pompalanır. Dolaylı yöntemde (980-nm pompalama), Er3+ iyonları sürekli olarak seviye 1'den seviye 3'e taşınır. 1. seviyeye düştükleri yerde, optik sinyalleri istenen 1500–1600 nm dalga boyunda yayarlar.Bu, 3 seviyeli amplifikasyon mekanizması olarak bilinir.
Daha fazla Erbium katkılı ürün için lütfen web sitemize göz atın.
https://www.erbiumtechnology.com/erbium-laser-glasseye-safe-laser-glass/
E-posta:devin@erbiumtechnology.com
WhatsApp: +86-18113047438
Faks: +86-2887897578
Adres: No.23, Chaoyang yolu, Xihe caddesi, Longquanyi bölgesi, Chengdu,610107, Çin.
Güncelleme Zamanı: Temmuz-05-2022
