Mik az EDFA és az EYDFA?

Az EDFA egy aktív optikai eszköz, amely felerősíti a gyenge 1550 nm -es optikai jeleket egy optikai szál magjának doppingjával, amelynek "erbium (ER)" ritkaföldfémi eleme van, az erbium -ionok stimulált kibocsátási hatásait felhasználva.

Főbb jellemzők:alacsony zaj, nagy nyereség, széles sávszélesség

Portok:

1. jelbemeneti port (In): Csatlakoztassa a gyengíteni kívánt gyenge 1550 nm -es jelet (például a jel az optikai szálátviteli veszteség után, vagy a gyenge jel a vevő előtt). A bemeneti teljesítmény általában -30–10 dBm, és meg kell egyeznie az optikai szál típusával (pl. SMF -28).

2. Jel kimeneti port (OUT): Kiadja az amplifikált 1550 nm -es jelet (a következő átvitelhez vagy a vételhez). A kimeneti teljesítmény általában 0 és 20dBM között van (Milliwatts szint), alacsony reflexiós kialakítással (a jel visszatérési interferenciájának elkerülése érdekében).

3. szivattyú port: Csatlakozik a szivattyú lézeréhez, hogy gerjesztési energiát biztosítson az erbium -ionokhoz (mag energia bemeneti port). Fő szivattyú hullámhossza: 980nm (alacsony zaj) vagy 1480 nm (nagy nyereség); Szivattyú teljesítmény 100 ~ 500MW.

4. Monitoring Port (MON): A kimeneti jel 1% ~ 5% -át kivonja a valós - időtartamra az amplifikált jel teljesítményének és a hullámhossz -stabilitásának (operatív felhasználás céljából). A kimeneti teljesítmény sokkal alacsonyabb, mint a fő jel (általában -20 ~ -10dBm), ami nem befolyásolja a fő jel átvitelét.

Működési elv:

1. szivattyú gerjesztés (energiainjekció) A szivattyú lézer 980nm/1480nm szivattyú lámpát injektál a "szivattyú porton", és az ER³⁺ ionok a magban elnyelik a szivattyúzási energiát, áttérve az alapállapotból (4i₁₅/₂) egy magas - energia gerjesztett állapotba (980nm szivattyú → 4i₁₁/₂;

2. A populáció inverziója (az amplifikáció feltétele) A magas - energia ER³⁺ -ionok nagyon instabilok és gyorsan egy metastabil állapotba (4i₁₃/₂) a "nem- sugárzási átmenetek" -en (kb. 10 ms élettartammal, hosszú - kifejezés megtartása); Ha az ER³⁺ -ionok száma a metastabil állapotban szignifikánsan meghaladja az alapállapot -ionokat, akkor a "populáció inverziója" történik (az optikai amplifikáció alapfeltétele).

3. jelerősítés (stimulált emisszió) Az 1550 nm -es jelfény, amelyet amplifikálni kell, belép az erbiumba - adalékolt rostba a "bemeneti porton". A jelfény fotonenergiája tökéletesen megegyezik az átmeneti energiával a metastabil állapotból az ER³⁺ -ionok alapállapotába, izgatja a metastabil ER³⁺ -ionokat, hogy gyorsan visszatérjen az alapállapotba, és új olyan fotonokat engedjen fel, amelyek azonosítottak frekvencia, fázis és polarizáció a jelvilágítással; Ezek az új fotonok szupravezetéssel kombinálják az eredeti jelvilágítást, és elérik a jelteljesítmény "exponenciális amplifikációját", amely végül a "kimeneti porton" kerül kiadásra.

Alkalmazások:

1. Hosszú - távolság optikai szálas kommunikációs gerinchálózat, amely "vonalerősítőként" szolgál, intercity és transzoceanikus optikai kábelekbe telepítve, hogy kompenzálja a jelcsillapítást.

2. optikai szálas kommunikációs terminál, ahol a vevő vége pre - erősítőként működik a gyenge jelek erősítésére, javítva a mobil alapállomások és az optikai modemek fogadó érzékenységét.

3. A CATV (kábeltelevíziós) rendszerekben a televíziós jelek erősítése az 1550 nm -es hullámhossz -tartományban, hogy több száz kilométert fedezzenek, elkerülve a képminőség -lebomlást a csillapítás miatt.

4. Optikai szálérzékelő rendszerek, a feszültség- és hőmérséklet -érzékelők gyenge optikai jeleinek erősítése, például a valós - hidak és az olaj- és gázvezetékek időfigyelése, meghosszabbítva az érzékelési távolságot (akár 100 km -ig több mint).

Az optikai szálmagban az erbium -ionok és az ytterbium -ionok doppingja, az ytterbium -ionok mechanizmusának felhasználásával "hatékonyan elnyeli a szivattyú fényét és az energiát az erbium -iT -kbe" nagy teljesítményű optikai jelerősítő eszközöket ér el az 1550 nm -es hullámhosszú sávban, és az EDFA hatalmi határain keresztül szakad meg.

Főbb jellemzők:Az EDFA -hoz képest nagyobb a szivattyú abszorpciós hatékonysága, az erősebb nagy teljesítménytűrés és a nagyobb kimeneti teljesítmény.

Portok:

1. jelbemeneti port (in): Csatlakozik az 1550 nm-es jelhez (gyenge vagy közepes teljesítményű jel), szélesebb bemeneti teljesítménytartománytartománytartománytartománytartománytartománytal (-20-0DBM) és nagy teljesítménytűréssel (a kiégés elkerülése érdekében).

2. Signal Kimeneti port (OUT): Nagy teljesítményű 1550 nm -es jelet ad ki (lézeres alkalmazásokhoz vagy nagy teljesítményű átvitelhez), kimeneti teljesítménye 1W és 1 kW között (a watt -tól a kilowatt szintig), nagy teljesítményű csatlakozókhoz (például FC/APC nagy teljesítményű verzióval), égési védelemmel és fényszivárgási megelőzéssel.

3. szivattyú port: Több szivattyú injektálható kombinációban, hogy növelje a teljes szivattyú teljesítményét (a nagy teljesítményű kimenet magja). Mainstream szivattyú hullámhossza: 808 nm (olcsó) vagy 915 nm (nagy hatékonyság); Az egyszivattyú teljesítménye 5–20 W, a többszivattyú teljes teljesítménye elérheti az 50W -ot.

4. Megfigyelő/vezérlő port: ① Figyelemmel kíséri a kimeneti teljesítményt és a hőmérsékletet (a túlmelegedés elkerülése érdekében); ② Külső vezérlőmodul a szivattyú teljesítményének/nyereségének beállításához. A megfigyelő port a jel 0,1–1% -át kivonja (a nagyteljesítmény elkerülése érdekében); A vezérlőport támogatja az RS485/Ethernet protokollt.

Működési elv:

1. szivattyú gerjesztés (ytterbium ion preferencia) Multi - szivattyú lézerek injektálják a szivattyú fényt 808 nm/915Nm -en a "szivattyú porton". A szálmagban lévő ytterbium -ionok (yb³⁺) elsősorban elnyelik az energiát, átmenetelve az alapállapotból (²f₇/₂) a gerjesztett állapotba (²f₅/₂).

2. Energiaátadás (ytterbium az erbiumra) A gerjesztett ytterbium -ionok nem bocsátanak ki közvetlenül a fotonokat; Ehelyett hatékonyan továbbítják az energiát a szomszédos erbium -ionokba (ER³⁺) "nem - sugárzó energiaátadás" révén, lehetővé téve az erbium -ionok áttérését az alapállapotból (4i₁₅/₂) egy metastabil állapotba (4i₁₃/₂). Ez a lépés az erbium -ion közvetlen szivattyú -abszorpciójának alacsony hatékonyságával foglalkozik az EDFA -ban, és elkerüli az erbium -ionok magas koncentrációja által okozott energialámozást.

3. A jelerősítés (erbium ion stimulált emisszió) összhangban az EDFA -val: Az 1550 nm -es jelfény a metastabil erbium -ionokat váltja át az átmenetre, felszabadítva a frekvenciát - egyeztetett fotonokat a jelerősítés elérése érdekében. A Ytterbium -ionok által átvitt erősebb energia miatt támogathatja a nagyobb teljesítményű jel kimenetet (Watt - szint / kilowatt - szint).

Alkalmazások:

1. Magas - teljesítményszálú kommunikáció, amelyet "teljesítményerősítőként" használnak a nagyvárosi területi hálózatokhoz és a hozzáférési hálózatokhoz, javítják a multi - csatornajelek teljes kimeneti teljesítményét, például a több mint 50 kilométert lefedő külvárosi optikai hálózatokban.

2. Ipari - fokozatú szálas lézerek, amelyek mag amplifikációs eszközként szolgálnak, output kilowatt - 1550 nm -es szintű lézerek fémvágáshoz (rozsdamentes acél, alumíniumötvözet), hegesztés és felületkezelés (például autógyártás, légiközlekedési).

3. Orvosi lézerfelszerelés, a Watt - szintű lézerek kimenetele, amelyet szemészeti műtéthez (például szürkehályog -kezelés) használnak, dermatológiai kezelések (például pigmentáció eltávolítása, szőreltávolítás) - Az 1550 nm -es hullámhossznak mérsékelt szöveti behatolása van az emberi testben.

4. Space optikai kommunikáció, ahol az EYDFA a földi állomás energiaerősítőjeként működik, a - műholdas műholdaként a - földi lézerkommunikációhoz, magas - teljesítményjeleket adva a légköri veszteségek leküzdésére, például a lézeres adatátvitelre a Beidou Satellites -ből.

5. A lézeres spektrális elemzéshez használt tudományos kutatás területén a LIDAR (például a légköri szennyező anyagok megfigyelése) és a lézervezetési forrásként az inerciális szülés fúziójának (ICF).