مضخم ألياف إربيوم مخدر (EDFA)

مبدأ العمل الأساسي:
المضخم الألياف المشبعة بالإربيوم (EDFA)هي وسيلة تستخدم أيونات الهيليوم لتحقيق تحويل الطاقة. تحتوي نافذة تضخيم الطاقة على نافذة بطول موجة التشغيل يبلغ 1550 نانومتر وعرضها 50 صباحًا ، وهو ما يتوافق مع نافذة الخسارة المنخفضة للألياف. تبلغ نافذة حقن الطاقة 980 نانومتر و 1480 نانومتر. بشكل عام ، يتم تحضير الألياف الأيونية المشبعة بالإربيوم كنواة تضخيم EDFA ، أي وسط نشط. نظام التضخيم عبارة عن نظام ليزر ثلاثي المستويات ، يتم امتصاص طاقة الضوء المحقونة البالغة 980 نانومتر بواسطة أيونات الهليوم إلى مستوى الطاقة العالي 4 "، ويتم تحويل المستوى الانتقالي 4n لليزر عن طريق تذبذب الاسترخاء. عمر طويل لمستوى الطاقة ، وكمية كبيرة من التراكم ، والجسيمات المنشطة ، التي تحتفظ بكمية كبيرة من الطاقة ، ثم تمر الإشعاع المحفز بضوء الإشارة ، وتحصل على إشارة مضاعفة من نفس التردد ونفس المرحلة ، وتعود الجسيمات إلى الحالة الأرضية.الضوضاء المستحثة في عملية التضخيم هي الإشعاع التلقائي (الانبعاث التلقائي المضخم (ASE) ، والذي يرتبط بطول موجة المضخة. بشكل عام ، مضخة الليزر 980 نانومتر منخفضة الكفاءة ومنخفضة الضوضاء ، في حين أن ليزر 1480 نانومتر عالي الكفاءة وصاخب. في عملية التصميم ، يستخدم مكبر الصوت قبل الألياف العام EDFA ضخ 980 نانومتر ؛ يستخدم الداعم Booster EDFA في نهاية الإرسال طريقة ضخ هجينة تبلغ 980 نانومتر و 1480 نانومتر ، والوسائط المصممة خصيصًا وفقًا لمتطلبات DWDM لمرشحات المعادلة البصرية. مرشح غشاء مسطح.
الهيكل الأساسي لمكبر الألياف المشبعة بالإربيوم (FDFA):
يتكون EDFA النموذجي من ألياف مخدرة بالإربيوم ، ومصدر مضخة ، ومضاعف تقسيم الطول الموجي ، وعازل بصري ، ومرشح بصري. توفر الألياف المخدرة بالإربيوم التضخيم ، ويوفر مصدر المضخة طاقة ضخ كافية ، ويجمع مُضاعِف تقسيم الطول الموجي بين ضوء الإشارة وضوء المضخة في الألياف المخدرة بالإربيوم. يضمن المعزل البصري نقل الضوء في اتجاه واحد لمنع انعكاسات الضوء من التذبذبات الضوئية ويؤدي ضوء التغذية المرتدة إلى حدوث اضطرابات في الحالة التشغيلية لإشارة الليزر. يتمثل دور المرشح البصري في تصفية ضوضاء ASE في المضخم البصري وتحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء في EDFA. عادة ما تحتوي EDFA على ثلاثة أنواع من المضخات: مضخة ذات اتجاهين ، ومضخة عكسية ، ومضخة ثنائية الاتجاه. من أجل التأكد من أن تضخيم EDFA ثابت (أي ، مكبر الصوت الخطي للمضخم الأولي والخط) أو أن طاقة الخرج ثابتة (أي ، مضخم الطاقة المشبع في نهاية الإرسال) ، من الضروري تصميم دائرة مساعدة لمراقبة مدخلات وخرج طاقة EDFA ، وكذلك مصدر الضخ. يتم مراقبة حالة العمل والتحكم فيها. وفقًا لنتائج المراقبة ، تم تعديل معلمات العمل لمصدر ضوء المضخة بشكل مناسب لجعل EDFA يعمل في الحالة المثلى. بالإضافة إلى ذلك ، يشتمل قسم الدائرة المساعدة أيضًا على دوائر لوظائف الحماية مثل التحكم التلقائي في درجة الحرارة والتحكم التلقائي في الطاقة.
الأداء الأساسي لمكبر الألياف المشبعة بالإربيوم (EDFA):
ينعكس الأداء الأساسي لـ EDFA في الكسب وطاقة الخرج والضوضاء ، فضلاً عن عرض النطاق الترددي والتوازن.
1. خصائص الكسب تمثل خصائص الكسب قدرة التضخيم لنسبة قدرة خرج المضخم البصري إلى قدرة الدخل. يرتبط بعوامل مختلفة ، يُعبر عنها عمومًا بالديسيبل ، وعامل التضخيم الشائع الاستخدام هو 15 إلى 40 ديسيبل. بشكل عام ، يرتبط الكسب ارتباطًا مباشرًا بقدرة المضخة وأيضًا بطول الألياف المشبعة بالإربيوم. يمكن العثور على أفضل قيمة من خلال التجربة.
2. خصائص طاقة الخرج لمكبر ضوئي خطي مثالي ، يمكن تضخيم الإشارة الضوئية وإخراجها بنفس الكسب بغض النظر عن الطاقة الضوئية المدخلة. من أجل ضمان هذا الشرط ، بشكل عام فقط عندما يتم إدخال إشارة ضوئية صغيرة ، يكون خرج الإشارة الضوئية المضخمة عن طريق كسب كافٍ غير كافٍ لتقليل عدد جزيئات مستوى طاقة طاقة المضخة المحقونة في الليزر. ومع ذلك ، عندما تكون الطاقة الضوئية المدخلة كبيرة بما فيه الكفاية ، فإن الطاقة المحقونة غير كافية لتعويض طاقة الخرج بعد التضخيم ، بحيث يكون عدد الجسيمات المقلوبة مشبعًا ومقللًا ، وبالتالي تقل الطاقة الضوئية الناتجة ، مما يؤثر على الانخفاض عامل التضخيم ، أي تشبع الكسب. ، بحيث يدخل التضخيم منطقة تشبع التضخيم غير الخطي. عادةً ما يتم التعبير عن أقصى قدرة خرج لـ EDFA على أنها طاقة خرج مشبعة تبلغ 3 ديسيبل ، والتي تتوافق مع طاقة الخرج عندما ينخفض ​​كسب التشبع بمقدار 3 ديسيبل ، مما يعكس قدرة خرج الطاقة القصوى لـ EDFA. ترتبط خصائص خرج التشبع لـ EDFA بقدرة المضخة وطول الألياف المشبعة بالإربيوم والهيكل. كلما زادت الطاقة الضوئية للمضخة ، زادت طاقة الإخراج المشبعة بمقدار 3 ديسيبل ؛ كلما زاد طول الألياف المشبعة بالإربيوم ، زادت طاقة الإخراج المشبعة بمقدار 3 ديسيبل.
x