O que são EDFA e EYDFA?

O EDFA é um dispositivo óptico ativo que amplifica os sinais ópticos fracos de 1550 nm, dopando o núcleo de uma fibra óptica com elemento de terra raro "erbium (ER)", utilizando o efeito de emissão estimulado dos íons de erbio.

Principais recursos:baixo ruído, alto ganho, largura de banda larga

Portas:

1. Porta de entrada do sinal (in): conecte o sinal fraco de 1550 nm que precisa ser amplificado (como o sinal após perda de transmissão de fibra óptica ou o sinal fraco antes do receptor). A potência de entrada é tipicamente -30 a -10 dBm e deve corresponder ao tipo de fibra óptica (por exemplo, SMF -28).

2. Porta de saída do sinal (OUT): emite o sinal amplificado de 1550 nm (para transmissão ou recepção subsequente). A potência de saída é tipicamente entre 0 e 20dBM (nível de Milliwatts), com um projeto de baixa reflexão (para evitar a interferência do retorno do sinal).

3. Porta da bomba: conecta -se ao laser da bomba para fornecer energia de excitação para os íons erbium (porta de entrada de energia do núcleo). Comprimentos de onda da bomba principal: 980Nm (baixo ruído) ou 1480nm (alto ganho); Power de bomba 100 ~ 500mW.

4. Porta de monitoramento (MON): extrai 1% ~ 5% do sinal de saída para o monitoramento de tempo real - da estabilidade de energia e comprimento de onda amplificada (para uso operacional). A potência de saída é muito menor que o sinal principal (geralmente -20 ~ -10dbm), que não afeta a transmissão do sinal principal.

Princípio operacional:

1. Excitação da bomba (injeção de energia) O laser da bomba injeta a luz da bomba 980nm/1480nm através da "porta da bomba" e os íons Er³⁺ no núcleo absorvem a energia de bombeamento, transitando o estado do solo (4i₁₅/₂) para um alto -} excitado (980nM → Bomba →

2. Inversão da população (condição para amplificação) A alta - Energia Os íons Er³⁺ são altamente instáveis ​​e que caem rapidamente para um estado metaestável (4i₁₃/₂) via "não - transições radiativas" (com um tempo de vida de cerca de 10ms, para long}}-}}}}} Quando o número de íons Er³⁺ no estado metaestável excede significativamente o dos íons do estado fundamental, ocorre uma "inversão populacional" (uma condição central para a amplificação óptica).

3. Amplificação do sinal (emissão estimulada) A luz de sinal de 1550nm que precisa ser amplificada entra no erbio - fibra dopada através da "porta de entrada". A energia de fóton da luz do sinal corresponde perfeitamente à energia de transição do estado metaestável ao estado fundamental dos íons ER³⁺, excitando os íons ER³⁺ metaestáveis ​​para voltar rapidamente para o estado fundamental e liberar novos fótons que são idênticos em frequência, fase e polarização para a luz do sinal; Esses novos fótons se combinam supercondutivamente com a luz de sinal original, alcançando a "amplificação exponencial" da potência do sinal, que é em última análise na "porta de saída".

Aplicações:

1. Longo - Rede de backbone de comunicação de fibra óptica à distância, servindo como um "amplificador de linha", implantado nos cabos ópticos interurbanos e transoceânicos para compensar a atenuação do sinal.

2. Terminal de comunicação de fibra óptica, onde o final do receptor atua como um amplificador pre - para amplificar sinais fracos, aumentando a sensibilidade de recebimento de estações de base móvel e modem óptico. Na extremidade do transmissor, ele atua como um amplificador de potência para aumentar ligeiramente a potência de transmissão, como a saída do sinal óptico de 5 stações de sinal 5.

3. Nos sistemas CATV (televisão a cabo), ampliando sinais de televisão na faixa de comprimento de onda de 1550 nm para obter cobertura para centenas de quilômetros, evitando a degradação da qualidade da imagem devido à atenuação.

4. Sistemas de detecção de fibra óptica, ampliando sinais ópticos fracos a partir de sensores de tensão e temperatura, como o monitoramento de tempo real -} de pontes e tubos de óleo e gás, estendendo a distância de detecção (até mais de 100 quilômetros).

Doping de íons de erbio e íons ytterbium no núcleo da fibra óptica, utilizando o mecanismo de íons ytterbium "absorvendo com eficiência a luz da bomba e transferindo energia para os íons de erbio", atinge os dispositivos de amplificação de sinal óptico de alta potência.

Principais recursos:Comparado ao EDFA, ele possui maior eficiência de absorção da bomba, mais forte tolerância a alta potência e maior potência de saída.

Portas:

1. Porta de entrada do sinal (in): conecta-se ao sinal de 1550 nm (sinal de potência fraco ou médio), com uma faixa de potência de entrada mais ampla (-20 a 0dBM) e alta tolerância a potência (para evitar queimar).

2. Porta de saída do sinal (OUT): emitidas Sinal de alta potência de 1550 nm (para aplicações a laser ou transmissão de alta potência), com energia de saída variando de 1W a 1kW (do nível de Watt ao Kilowatt), exigindo conectores de alta potência (como a versão de alta potência FC/APC), com proteção contra queimaduras e prevenção de vazamento de luz.

3. Porta da bomba: Várias bombas podem ser injetadas em combinação para aumentar a potência total da bomba (o núcleo da alta potência). Comprimentos de onda da bomba convencional: 808nm (baixo custo) ou 915nm (alta eficiência); Poder de bomba única de 5 a 20W, a potência total de várias bombas pode atingir mais de 50W.

4. Porta de monitoramento/controle: ① monitora a potência e a temperatura de saída (para evitar superaquecimento); ② Módulo de controle externo para ajustar a energia/ganho da bomba. A porta de monitoramento extrai 0,1% a 1% do sinal (para evitar afetar a alta potência); A porta de controle suporta o protocolo RS485/Ethernet.

Princípio operacional:

1. Excitação da bomba (preferência de íons ytterbium) multi - lasers de bomba injetar luz da bomba a 808nm/915nm através da "porta da bomba". Os íons ytterbium (yb³⁺) no núcleo da fibra absorvem preferencialmente a energia, a transição do estado fundamental (²f₇/₂) para o estado excitado (²f₅/₂).

2. Transferência de energia (ytterbium para Erbium) Os íons excitados de ytterbio não emitem diretamente fótons; Em vez disso, eles transferem energia eficiente para os íons erbium adjacentes (ER³⁺) através da transferência de energia radiativa "não -}", permitindo que os íons erbium transitassem do estado fundamental (4i₁₅/₂) para um estado metaestável (4i₁₃/₂). Esta etapa aborda a baixa eficiência da absorção direta de íons de erbio da luz da bomba no EDFA e evita o desperdício de energia causado por altas concentrações de íons de erbio.

3. A amplificação do sinal (emissão estimulada por íons de erbio) consistente com o EDFA: a luz do sinal de 1550nm excita os íons erbium metaestáveis ​​para a transição, liberando a frequência - fótons correspondentes para obter a amplificação do sinal. Devido à energia mais forte transferida por íons ytterbium, ela pode suportar maior saída de sinal de potência (Watt - nível / quilowatt - nível).

Aplicações:

1. High - Comunicação de fibra de potência, usada como um "amplificador de potência" para redes de áreas metropolitanas e redes de acesso, aprimora a potência total de saída de sinais de canal multi -}, como nas redes ópticas suburbanas, cobrindo mais de 50 quilômetros.

2. Industrial - lasers de fibra de grau, servindo como dispositivos de amplificação do núcleo, saída quilowatt - lasers de 1550nm de nível usados ​​para corte de metal (aço inoxidável, liga de alumínio), soldagem e tratamento de superfície (como fabricação automobilística, aeroespácia).

3. Equipamento a laser médico, emitindo Watt - lasers de nível usado para cirurgia oftalmológica (como tratamento de catarata), tratamentos dermatológicos (como remoção de pigmentação, remoção de cabelo) - O comprimento de onda de 1550nm tem a penetração de tecidos moderados no corpo humano.

4. Comunicação óptica espacial, onde o EYDFA atua como o amplificador de energia da estação fundamental no satélite - para - comunicações a laser de aterramento, produzindo altos sinais de- para superar a perda atmosférica, como a transmissão de dados a laser do BEIDOU Satellites.

5. No campo da pesquisa científica, usada para análise espectral a laser, LiDAR (como monitoramento de poluentes atmosféricos) e como uma fonte de condução a laser para fusão de confinamento inercial (ICF).