L-բանդաժային EDFA ուժեղացուցիչի համակարգի տեխնիկական սխեմա

1. Էրբիումով լեգիրված մանրաթել
Էրբիումը հազվագյուտ հողային տարր է՝ 68 ատոմային համարով և 167.3 ատոմային զանգվածով։ Նկարում ցույց է տրված էրբիումի իոնի էլեկտրոնային էներգիայի մակարդակը, և անցումը ստորին էներգիայի մակարդակից վերին էներգիայի մակարդակին համապատասխանում է լույսի կլանման գործընթացին։ Վերին էներգիայի մակարդակից ստորին էներգիայի մակարդակի անցումը համապատասխանում է լույսի ճառագայթման գործընթացին։

2. EDFA սկզբունքը

EDFA-ն որպես ուժեղացման միջավայր օգտագործում է էրբիումի իոններով լեգիրված մանրաթել, որը պոմպային լույսի ազդեցության տակ առաջացնում է պոպուլյացիայի ինվերսիա: Այն իրականացնում է խթանված ճառագայթման ուժեղացում ազդանշանային լույսի ինդուկցիայի ազդեցության տակ:
Էրբիումի իոններն ունեն երեք էներգետիկ մակարդակ։ Դրանք գտնվում են ամենացածր՝ E1 էներգետիկ մակարդակում, երբ չեն գրգռվում որևէ լույսով։ Երբ մանրաթելը անընդհատ գրգռվում է պոմպային լույսի աղբյուրի լազերով, հիմնական վիճակում գտնվող մասնիկները ստանում են էներգիա և անցնում են ավելի բարձր էներգետիկ մակարդակի։ Օրինակ՝ E1-ից E3 անցման դեպքում, քանի որ մասնիկը անկայուն է E3-ի բարձր էներգետիկ մակարդակում, այն արագորեն կընկնի E2 մետաստաբիլ վիճակի՝ ոչ ճառագայթային անցման գործընթացում։ Այս էներգետիկ մակարդակում մասնիկները ունեն համեմատաբար երկար գոյատևման կյանք։ Պոմպային լույսի աղբյուրի անընդհատ գրգռման շնորհիվ, E2 էներգետիկ մակարդակում գտնվող մասնիկների թիվը կշարունակի աճել, իսկ E1 էներգետիկ մակարդակում գտնվող մասնիկների թիվը կաճի։ Այսպիսով, էրբիումով լեգիրված մանրաթելում իրականացվում է պոպուլյացիայի ինվերսիայի բաշխում, և առկա են օպտիկական ուժեղացման ուսուցման պայմաններ։
Երբ մուտքային ազդանշանի ֆոտոնի էներգիան՝ E=hf-ը, ճշգրտորեն հավասար է E2-ի և E1-ի միջև էներգիայի մակարդակների տարբերությանը, E2-E1=hf, մետաստաբիլ վիճակում գտնվող մասնիկները կանցնեն E1 հիմնական վիճակի՝ խթանված ճառագայթման տեսքով։ Ազդանշանի ճառագայթումը և մուտքային ֆոտոնները նույնական են ֆոտոններին, այդպիսով զգալիորեն մեծացնելով ֆոտոնների քանակը, մուտքային օպտիկական ազդանշանը դարձնելով ուժեղ ելքային օպտիկական ազդանշան էրբիումով լեգիրված մանրաթելում, իրականացնելով օպտիկական ազդանշանի ուղղակի ուժեղացում։

2. Համակարգի դիագրամ և սարքի հիմնական ներածություն
2.1. L-շերտ օպտիկական մանրաթելային ուժեղացուցիչի համակարգի սխեմատիկ դիագրամը հետևյալն է.

2.2. Էրբիումով լեգիրված մանրաթելի ինքնաբուխ ճառագայթման ASE լույսի աղբյուրի համակարգի սխեմատիկ դիագրամը հետևյալն է.

Սարքի ներկայացում

1.ROF -EDFA -HP բարձր հզորության էրբիումով լեգիրված մանրաթելային ուժեղացուցիչ

Պարամետր		Միավոր	Մին	Տիպ	Մաքս
Գործող ալիքի միջակայք		nm	1525թ.		1565թ.
Մուտքային ազդանշանի հզորության միջակայք		դԲմ	-5		10
Հագեցածության ելքային օպտիկական հզորություն		դԲմ			37
Հագեցածության ելքային օպտիկական հզորության կայունություն		dB			±0.3
Շշուկի ինդեքս @ մուտքային 0dBm		dB		5.5	6.0
Մուտքային օպտիկական մեկուսացում		dB	30
Ելքային օպտիկական մեկուսացում		dB	30
Մուտքային վերադարձի կորուստ		dB	40
Արդյունքի վերադարձի կորուստ		dB	40
Բևեռացումից կախված ուժեղացում		dB		0.3	0.5
Բևեռացման ռեժիմի ցրումը		ps			0.3
Մուտքային պոմպի արտահոսք		դԲմ			-30
Ելքային պոմպի արտահոսք		դԲմ			-30
Աշխատանքային լարում		Վ(AC)	80		240
Մանրաթելի տեսակը			SMF-28
Արդյունքային ինտերֆեյս			FC/APC
Հաղորդակցման ինտերֆեյս			RS232
Փաթեթի չափը	Մոդուլ	mm	483×385×88 (2U դարակ)
Փաթեթի չափը	Համակարգիչ	mm	150×125×35

2.ROF -EDFA -B էրբիումով լեգիրված մանրաթելային հզորության ուժեղացուցիչ

Պարամետր			Միավոր	Մին	Տիպ	Մաքս
Գործող ալիքի միջակայք			nm	1525թ.		1565թ.
Ելքային ազդանշանի հզորության միջակայք			դԲմ	-10
Փոքր ազդանշանի ուժեղացում			dB		30	35
Հագեցածության օպտիկական ելքային միջակայք *			դԲմ		17/20/23
Շումի գործիչ **			dB		5.0	5.5
Մուտքային մեկուսացում			dB	30
Ելքի մեկուսացում			dB	30
Բևեռացումից անկախ ուժեղացում			dB		0.3	0.5
Բևեռացման ռեժիմի ցրումը			ps			0.3
Մուտքային պոմպի արտահոսք			դԲմ			-30
Ելքային պոմպի արտահոսք			դԲմ			-40
Աշխատանքային լարում		մոդուլ	V	4.75	5	5.25
Աշխատանքային լարում		աշխատասեղան	Վ(AC)	80		240
Օպտիկական մանրաթել				SMF-28
Արդյունքային ինտերֆեյս				FC/APC
Չափսեր	մոդուլ		mm	90×70×18
Չափսեր	աշխատասեղան		mm	320×220×90

3. ROF-EDFA-P մոդելի էրբիումով լեգիրված մանրաթելային ուժեղացուցիչ

Պարամետր		Միավոր	Մին	Տիպ	Մաքս
Գործող ալիքի միջակայք		nm	1525թ.		1565թ.
Մուտքային ազդանշանի հզորության միջակայք		դԲմ	-45
Փոքր ազդանշանի ուժեղացում		dB		30	35
Հագեցածության օպտիկական հզորության ելքային միջակայք *		դԲմ		0
Շումի ինդեքս **		dB		5.0	5.5
Մուտքային օպտիկական մեկուսացում		dB	30
Ելքային օպտիկական մեկուսացում		dB	30
Բևեռացումից կախված ուժեղացում		dB		0.3	0.5
Բևեռացման ռեժիմի ցրումը		ps			0.3
Մուտքային պոմպի արտահոսք		դԲմ			-30
Ելքային պոմպի արտահոսք		դԲմ			-40
Աշխատանքային լարում	Մոդուլ	V	4.75	5	5.25
Աշխատանքային լարում	Համակարգիչ	Վ(AC)	80		240
Մանրաթելի տեսակը			SMF-28
Արդյունքային ինտերֆեյս			FC/APC
Փաթեթի չափը	Մոդուլ	mm	907018
Փաթեթի չափը	Համակարգիչ	mm	32022090

L-band EDFA ուժեղացուցիչի համակարգի տեխնիկական սխեման

Սարքի ներկայացում