Սկզբունքը և կիրառումըEDFA էրբիումով լեգիրված մանրաթելային ուժեղացուցիչ
Հիմնական կառուցվածքըEDFAԷրբիումով լեգիրված մանրաթելային ուժեղացուցիչ, որը հիմնականում կազմված է ակտիվ միջավայրից (տասնյակ մետր երկարությամբ լեգիրված քվարցային մանրաթել, միջուկի տրամագիծը՝ 3-5 միկրոն, լեգիրված կոնցենտրացիան՝ (25-1000)x10-6), պոմպային լույսի աղբյուրից (990 կամ 1480 նմ LD), օպտիկական միակցիչից և օպտիկական մեկուսիչից: Էրբիումային մանրաթելում ազդանշանային լույսը և պոմպային լույսը կարող են տարածվել նույն ուղղությամբ (համատեղ լեգիրում), հակառակ ուղղությամբ (հակառակ լեգիրում) կամ երկու ուղղություններով (երկուղղված լեգիրում): Երբ ազդանշանային լույսը և պոմպային լույսը միաժամանակ ներարկվում են էրբիումային մանրաթելի մեջ, էրբիումի իոնը պոմպային լույսի ազդեցության տակ գրգռվում է մինչև բարձր էներգիայի մակարդակ (եռաստիճան համակարգ) և շուտով քայքայվում է մինչև մետաստաբիլ մակարդակ: Երբ այն վերադառնում է հիմնական վիճակի միջադեպային ազդանշանային լույսի ազդեցության տակ, ճառագայթվում է ազդանշանային լույսին համապատասխանող ֆոտոնը, որի արդյունքում ազդանշանը ուժեղանում է: Դրա ուժեղացված ինքնաբուխ ճառագայթման (ASE) սպեկտրը ունի մեծ թողունակություն (մինչև 20-40 նմ) և ունի երկու գագաթնակետ, որոնք համապատասխանում են համապատասխանաբար 1530 նմ և 1550 նմ:
Հիմնական առավելություններըEDFA ուժեղացուցիչունեն բարձր ուժեղացում, մեծ թողունակություն, բարձր ելքային հզորություն, բարձր պոմպային արդյունավետություն, ցածր ներդրման կորուստ և բևեռացման վիճակների նկատմամբ անզգայունություն։
Էրբիումով լեգիրված մանրաթելային ուժեղացուցիչի աշխատանքի սկզբունքը
Էրբիումով լեգիրված մանրաթելային ուժեղացուցիչEDFA օպտիկական ուժեղացուցիչ) հիմնականում կազմված է էրբիումով լեգիրված մանրաթելից (մոտ 10-30 մ երկարությամբ) և պոմպային լույսի աղբյուրից: Աշխատանքային սկզբունքն այն է, որ էրբիումով լեգիրված մանրաթելը պոմպային լույսի աղբյուրի (980 նմ կամ 1480 նմ ալիքի երկարություն) ազդեցությամբ առաջացնում է խթանված ճառագայթում, և ճառագայթվող լույսը փոխվում է մուտքային լույսի ազդանշանի փոփոխության հետ, ինչը համարժեք է մուտքային լույսի ազդանշանի ուժեղացմանը: Արդյունքները ցույց են տալիս, որ էրբիումով լեգիրված մանրաթելային ուժեղացուցիչի ուժեղացումը սովորաբար 15-40 դԲ է, և ռելեի հեռավորությունը կարող է մեծացվել ավելի քան 100 կմ-ով: Այսպիսով, մարդիկ չեն կարող չհարցնել. ինչո՞ւ գիտնականները մտածեցին օպտիկամանրաթելային ուժեղացուցիչում լեգիրված էրբիում օգտագործելու մասին՝ լույսի ալիքների ինտենսիվությունը մեծացնելու համար: Մենք գիտենք, որ էրբիումը հազվագյուտ հողային տարր է, և հազվագյուտ հողային տարրերն ունեն իրենց հատուկ կառուցվածքային բնութագրերը: Օպտիկական սարքերում հազվագյուտ հողային տարրերի լեգիրումը երկար ժամանակ օգտագործվել է օպտիկական սարքերի աշխատանքը բարելավելու համար, ուստի սա պատահական գործոն չէ: Բացի այդ, ինչո՞ւ է պոմպի լույսի աղբյուրի ալիքի երկարությունը ընտրվում 980 նմ կամ 1480 նմ: Փաստորեն, պոմպի լույսի աղբյուրի ալիքի երկարությունը կարող է լինել 520 նմ, 650 նմ, 980 նմ և 1480 նմ, սակայն պրակտիկան ցույց է տվել, որ 1480 նմ պոմպի լույսի աղբյուրի լազերի ալիքի երկարությունն ամենաբարձրն է, որին հաջորդում է 980 նմ պոմպի լույսի աղբյուրի ալիքի երկարությունը:
Ֆիզիկական կառուցվածք
Էրբիումով լեգիրված մանրաթելային ուժեղացուցիչի (EDFA օպտիկական ուժեղացուցիչ) հիմնական կառուցվածքը։ Մուտքային և ելքային ծայրերում կա մեկուսիչ, որի նպատակն է օպտիկական ազդանշանի միակողմանի փոխանցումը։ Պոմպի գրգռիչը ունի 980 նմ կամ 1480 նմ ալիքի երկարություն և օգտագործվում է էներգիա մատակարարելու համար։ Միակցիչի գործառույթն է մուտքային օպտիկական ազդանշանը և պոմպային լույսը միացնել էրբիումով լեգիրված մանրաթելին և պոմպային լույսի էներգիան փոխանցել մուտքային օպտիկական ազդանշանին՝ էրբիումով լեգիրված մանրաթելի գործողության միջոցով, որպեսզի իրականացվի մուտքային օպտիկական ազդանշանի էներգիայի ուժեղացումը։ Ավելի բարձր ելքային օպտիկական հզորություն և ցածր աղմուկի ինդեքս ստանալու համար, գործնականում օգտագործվող էրբիումով լեգիրված մանրաթելային ուժեղացուցիչը ընդունում է երկու կամ ավելի պոմպային աղբյուրների կառուցվածքը՝ մեջտեղում մեկուսիչներով՝ միմյանց մեկուսացնելու համար։ Ավելի լայն և հարթ ուժեղացման կոր ստանալու համար ավելացվում է ուժեղացման հարթեցնող ֆիլտր։
EDFA-ն բաղկացած է հինգ հիմնական մասից՝ էրբիումով լեգիրված մանրաթել (EDF), օպտիկական միակցիչ (WDM), օպտիկական մեկուսիչ (ISO), օպտիկական ֆիլտր և պոմպային մատակարարում: Հաճախ օգտագործվող պոմպային աղբյուրներն են 980 նմ և 1480 նմ, և այս երկու պոմպային աղբյուրներն ունեն ավելի բարձր պոմպային արդյունավետություն և ավելի հաճախ են օգտագործվում: 980 նմ պոմպային լույսի աղբյուրի աղմուկի գործակիցն ավելի ցածր է. 1480 նմ պոմպային լույսի աղբյուրն ունի ավելի բարձր պոմպային արդյունավետություն և կարող է ստանալ ավելի մեծ ելքային հզորություն (մոտ 3 դԲ ավելի բարձր, քան 980 նմ պոմպային լույսի աղբյուրը):
առավելություն
1. Աշխատանքային ալիքի երկարությունը համապատասխանում է միառոդ մանրաթելի նվազագույն թուլացման պատուհանին։
2. Բարձր միացման արդյունավետություն։ Քանի որ այն մանրաթելային ուժեղացուցիչ է, այն հեշտ է միացնել փոխանցման մանրաթելին։
3. Բարձր էներգիայի փոխակերպման արդյունավետություն։ EDF-ի միջուկը փոքր է փոխանցող մանրաթելի միջուկից, և ազդանշանային լույսը և պոմպային լույսը միաժամանակ փոխանցվում են EDF-ում, ուստի օպտիկական հզորությունը շատ կենտրոնացված է։ Սա լույսի և Er իոնի միջև փոխազդեցությունը դարձնում է շատ լիարժեք, զուգակցված էրբիումով լեգիրված մանրաթելի համապատասխան երկարության հետ, ուստի լույսի էներգիայի փոխակերպման արդյունավետությունը բարձր է։
4. Բարձր ուժեղացում, ցածր աղմուկի ինդեքս, մեծ ելքային հզորություն, ալիքների միջև ցածր խաչաձևություն:
5. Կայուն ուժեղացման բնութագրեր. EDFA-ն զգայուն չէ ջերմաստիճանի նկատմամբ, և ուժեղացումը քիչ կապ ունի բևեռացման հետ։
6. Ուժեղացման գործառույթը անկախ է համակարգի բիթային արագությունից և տվյալների ձևաչափից։
թերություն
1. Ոչ գծային էֆեկտ. EDFA-ն ուժեղացնում է օպտիկական հզորությունը՝ մեծացնելով մանրաթելի մեջ ներարկվող օպտիկական հզորությունը, սակայն որքան մեծ է, այնքան լավ: Երբ օպտիկական հզորությունը որոշակի չափով մեծանում է, առաջանում է օպտիկական մանրաթելի ոչ գծային էֆեկտ: Հետևաբար, օպտիկական մանրաթելային ուժեղացուցիչներ օգտագործելիս պետք է ուշադրություն դարձնել միալիքային մուտքային մանրաթելային օպտիկական հզորության կառավարման կարևորությանը:
2. Ալիքի երկարության ուժեղացման միջակայքը ֆիքսված է. C-բաժնի EDFA-ի աշխատանքային ալիքի երկարության միջակայքը 1530 նմ~1561 նմ է, L-բաժնի EDFA-ի աշխատանքային ալիքի երկարության միջակայքը՝ 1565 նմ~1625 նմ:
3. Անհավասար ուժեղացման թողունակություն. EDFA էրբիումով լեգիրված մանրաթելային ուժեղացուցիչի ուժեղացման թողունակությունը շատ լայն է, բայց EDF-ի ուժեղացման սպեկտրը ինքնին հարթ չէ: WDM համակարգում ուժեղացումը հարթեցնելու համար պետք է ընդունվի ուժեղացման հարթեցնող ֆիլտր:
4. Լույսի ալիքի խնդիր. Երբ լույսի ուղին նորմալ է, պոմպային լույսով գրգռված էրբիումի իոնները տարվում են ազդանշանային լույսով, այդպիսով ավարտելով ազդանշանային լույսի ուժեղացումը: Եթե մուտքային լույսը կտրվի, քանի որ մետաստաբիլ էրբիումի իոնները շարունակում են կուտակվել, ազդանշանային լույսի մուտքը վերականգնելուց հետո էներգիան կցատկի, ինչը կհանգեցնի լույսի ալիքի:
5. Օպտիկական ալիքի լուծումը EDFA-ում ավտոմատ օպտիկական հզորության նվազեցման (APR) կամ ավտոմատ օպտիկական անջատման (APSD) ֆունկցիայի իրականացումն է, այսինքն՝ EDFA-ն ավտոմատ կերպով նվազեցնում է հզորությունը կամ ավտոմատ կերպով անջատում է այն, երբ մուտքային լույս չկա, այդպիսով ճնշելով ալիքի երևույթը։
Կիրառման ռեժիմ
1. Բուսիչ ուժեղացուցիչը օգտագործվում է բազմակի ալիքի երկարության ազդանշանների հզորությունը բուսիչ ալիքից հետո ուժեղացնելու և դրանք փոխանցելու համար: Քանի որ բուսիչ ալիքից հետո ազդանշանի հզորությունը սովորաբար մեծ է, հզորության ուժեղացուցիչի աղմուկի ինդեքսը և ուժգնացումը շատ բարձր չեն: Այն ունի համեմատաբար մեծ ելքային հզորություն:
2. Գծային ուժեղացուցիչը, հզորության ուժեղացուցիչից հետո, օգտագործվում է գծային փոխանցման կորուստը պարբերաբար փոխհատուցելու համար, որը սովորաբար պահանջում է համեմատաբար փոքր աղմուկի ինդեքս և մեծ ելքային օպտիկական հզորություն:
3. Նախաուժեղացուցիչ. բաժանիչից առաջ և գծային ուժեղացուցիչից հետո այն օգտագործվում է ազդանշանը ուժեղացնելու և ընդունիչի զգայունությունը բարելավելու համար (եթե օպտիկական ազդանշան-աղմուկ հարաբերակցությունը (OSNR) համապատասխանում է պահանջներին, ավելի մեծ մուտքային հզորությունը կարող է ճնշել ընդունիչի աղմուկը և բարելավել ընդունիչի զգայունությունը), և աղմուկի ինդեքսը շատ փոքր է: Ելքային հզորության վրա մեծ պահանջ չկա:
Հրապարակման ժամանակը. Մարտի 17-2025