Зарчим ба хэрэглээEDFA эрбиум хольцтой шилэн кабелийн өсгөгч
Үндсэн бүтэц ньEDFAЭрбиум-холимог шилэн өсгөгч нь голчлон идэвхтэй орчин (хэдэн арван метр урттай холимог кварц шилэн, цөмийн диаметр 3-5 микрон, холимог агууламж (25-1000)x10-6), насосны гэрлийн эх үүсвэр (990 эсвэл 1480нм LD), оптик холбогч болон оптик тусгаарлагчаас бүрдэнэ. Дохионы гэрэл болон насосны гэрэл нь Эрбиум шилэн дотор нэг чиглэлд (хамт шахах), эсрэг чиглэлд (урвуу шахах) эсвэл хоёр чиглэлд (хоёр чиглэлт шахах) тархаж болно. Дохионы гэрэл болон насосны гэрлийг эрбиум шилэн дотор нэгэн зэрэг шахахад эрбиум ион нь насосны гэрлийн нөлөөгөөр өндөр энергийн түвшин (гурван түвшний систем) хүртэл өдөөгдөж, удалгүй мета тогтворгүй түвшин хүртэл задардаг. Туссан дохионы гэрлийн нөлөөгөөр газардсан төлөвт буцаж ирэхэд дохионы гэрэлд харгалзах фотон ялгарч, дохио олшрох болно. Түүний олшруулсан аяндаа ялгаралтын (ASE) спектр нь өргөн зурвасын өргөнтэй (20-40 нм хүртэл) бөгөөд тус тус 1530 нм ба 1550 нм-тэй харгалзах хоёр оргилтой.
Гол давуу талууд ньEDFA өсгөгчөндөр ашиг, өргөн зурвасын өргөн, өндөр гаралтын чадал, өндөр шахах үр ашиг, бага оруулгын алдагдал, туйлшралын төлөв байдалд мэдрэмтгий бус байдал зэрэг орно.
Эрбиум хольцтой шилэн өсгөгчийн ажиллах зарчим
Эрбиум агуулсан шилэн кабелийн өсгөгч (EDFA оптик өсгөгч） нь голчлон эрбиумд хольцтой шилэн кабель (ойролцоогоор 10-30м урттай) болон насосны гэрлийн эх үүсвэрээс бүрдэнэ. Ажлын зарчим нь эрбиумд хольцтой шилэн кабель нь шахагдсан гэрлийн эх үүсвэрийн (долгионы урт 980нм эсвэл 1480нм) үйлчлэлээр өдөөгдсөн цацраг үүсгэдэг бөгөөд цацраг туяа нь оролтын гэрлийн дохионы өөрчлөлттэй адил өөрчлөгддөг бөгөөд энэ нь оролтын гэрлийн дохиог өсгөхтэй тэнцүү юм. Үр дүнгээс харахад эрбиумд хольцтой шилэн кабель өсгөгчийн олшруулалт нь ихэвчлэн 15-40дб байдаг бөгөөд релений зайг 100км-ээс дээш нэмэгдүүлэх боломжтой. Тиймээс хүмүүс дараах асуултыг тавихаас өөр аргагүй болдог: эрдэмтэд яагаад гэрлийн долгионы эрчмийг нэмэгдүүлэхийн тулд шилэн кабель өсгөгчинд хольцтой эрбиум ашиглах талаар бодож үзсэн бэ? Эрбиум нь ховор элемент бөгөөд ховор элемент нь өөрийн гэсэн бүтцийн онцлог шинж чанартай гэдгийг бид мэднэ. Оптик төхөөрөмжид ховор элементийг хольцлох нь оптик төхөөрөмжийн гүйцэтгэлийг сайжруулахын тулд удаан хугацаанд ашиглагдаж ирсэн тул энэ нь санамсаргүй хүчин зүйл биш юм. Үүнээс гадна, яагаад насосны гэрлийн эх үүсвэрийн долгионы уртыг 980нм эсвэл 1480нм гэж сонгосон бэ? Үнэндээ насосны гэрлийн эх үүсвэрийн долгионы урт нь 520нм, 650нм, 980нм, 1480нм байж болох ч практик дээр 1480нм насосны гэрлийн эх үүсвэрийн лазерын үр ашиг хамгийн өндөр, дараа нь 980нм насосны гэрлийн эх үүсвэрийн долгионы урт хамгийн өндөр болохыг нотолсон.
Физик бүтэц
Эрбиум-холимог шилэн өсгөгчийн үндсэн бүтэц (EDFA оптик өсгөгч). Оролтын төгсгөл болон гаралтын төгсгөлд тусгаарлагч байдаг бөгөөд зорилго нь оптик дохиог нэг чиглэлтэй дамжуулах явдал юм. Шахуургын өдөөгч нь 980nm эсвэл 1480nm долгионы урттай бөгөөд энерги өгөхөд ашиглагддаг. Холбогчийн үүрэг нь оролтын оптик дохио болон шахуургын гэрлийг эрбиум-холимог шилэн кабельд холбож, шахуургын гэрлийн энергийг эрбиум-холимог шилэн кабелийн үйлчлэлээр оролтын оптик дохионд шилжүүлэх бөгөөд ингэснээр оролтын оптик дохионы энергийн олшруулалтыг бий болгоно. Илүү өндөр гаралтын оптик хүч, бага дуу чимээний индексийг авахын тулд практикт хэрэглэгддэг Эрбиум-холимог шилэн өсгөгч нь бие биенээ тусгаарлахын тулд дунд нь тусгаарлагчтай хоёр ба түүнээс дээш шахуургын эх үүсвэрийн бүтцийг ашигладаг. Илүү өргөн, хавтгай олшруулах муруйг олж авахын тулд олшруулах тэгшлэх шүүлтүүрийг нэмдэг.
EDFA нь таван үндсэн хэсгээс бүрдэнэ: Эрбиум хольцтой шилэн кабель (EDF), Оптик холбогч (WDM), Оптик тусгаарлагч (ISO), Оптик шүүлтүүр, Шахах хангамж. Түгээмэл хэрэглэгддэг насосны эх үүсвэрүүдэд 980nm ба 1480nm багтдаг бөгөөд эдгээр хоёр насосны эх үүсвэр нь илүү өндөр шахах үр ашигтай бөгөөд илүү их ашиглагддаг. 980nm насосны гэрлийн эх үүсвэрийн дуу чимээний коэффициент бага; 1480nm насосны гэрлийн эх үүсвэр нь илүү өндөр шахах үр ашигтай бөгөөд илүү их гаралтын чадал авах боломжтой (980nm насосны гэрлийн эх үүсвэрээс ойролцоогоор 3dB өндөр).
давуу тал
1. Ашиглалтын долгионы урт нь нэг горимт шилэн кабелийн хамгийн бага унтралтын цонхтой нийцдэг.
2. Холболтын өндөр үр ашиг. Энэ нь шилэн кабелийн өсгөгч тул дамжуулах шилэн кабелиар холбоход хялбар.
3. Эрчим хүч хувиргах өндөр үр ашиг. EDF-ийн цөм нь дамжуулах шилэн кабелийнхээс жижиг бөгөөд дохионы гэрэл болон шахуургын гэрэл нь EDF-д нэгэн зэрэг дамждаг тул оптик багтаамж маш төвлөрсөн байдаг. Энэ нь гэрэл болон олшруулагч орчны Er ионы харилцан үйлчлэлийг маш дүүрэн болгож, эрбиум агуулсан шилэн кабелийн зохих урттай хослуулдаг тул гэрлийн энергийн хувиргах үр ашиг өндөр байдаг.
4. Өндөр ашиг, бага дуу чимээний индекс, өндөр гаралтын чадал, сувгуудын хоорондох харилцан яриа бага.
5. Тогтвортой олшруулах шинж чанарууд: EDFA нь температурт мэдрэмтгий биш бөгөөд олшруулах нь туйлшралтай бага хамааралтай байдаг.
6. Өсгөлтийн функц нь системийн битийн хурд болон өгөгдлийн форматаас хамааралгүй.
дутагдал
1. Шугаман бус нөлөө: EDFA нь шилэн кабелид тарьсан оптик хүчийг нэмэгдүүлснээр оптик хүчийг нэмэгдүүлдэг боловч том байх тусам сайн. Оптик хүчийг тодорхой хэмжээгээр нэмэгдүүлэхэд шилэн кабелийн шугаман бус нөлөө бий болно. Тиймээс шилэн кабелийн өсгөгч ашиглахдаа нэг сувгийн орж ирж буй шилэн кабелийн хүчийг хянах үнэ цэнэд анхаарлаа хандуулах хэрэгтэй.
2. Өсгөх долгионы уртын хүрээ тогтмол: C-зурвасын EDFA-ийн ажлын долгионы уртын хүрээ 1530nm ~ 1561nm; L-зурвасын EDFA-ийн ажлын долгионы уртын хүрээ 1565nm ~ 1625nm байна.
3. Тэгш бус олшруулалтын зурвасын өргөн: EDFA эрбиум хольцтой шилэн өсгөгчийн олшруулалтын зурвасын өргөн маш өргөн боловч EDF-ийн олшруулалтын спектр нь өөрөө тэгш биш юм. WDM систем дэх олшруулалтыг тэгшлэхийн тулд олшруулалтын тэгшлэх шүүлтүүрийг ашиглах шаардлагатай.
4. Гэрлийн огцом өсөлтийн асуудал: Гэрлийн зам хэвийн байх үед шахуургын гэрлээр өдөөгдсөн эрби ионууд дохионы гэрлээр зөөгдөж, ингэснээр дохионы гэрлийн олшруулалт дуусна. Хэрэв оролтын гэрэл тасалдвал мета тогтворгүй эрби ионууд хуримтлагдсаар байвал дохионы гэрлийн оролт сэргэсний дараа энерги үсрэх бөгөөд үүний үр дүнд гэрлийн огцом өсөлт үүснэ.
5. Оптик хүчдэлийн шийдэл нь EDFA-д автомат оптик хүчийг бууруулах (APR) эсвэл автомат оптик тэжээлийг унтраах (APSD) функцийг хэрэгжүүлэх явдал юм, өөрөөр хэлбэл EDFA нь оролтын гэрэл байхгүй үед хүчийг автоматаар бууруулдаг эсвэл автоматаар унтраадаг бөгөөд ингэснээр хүчдэлийн үзэгдлийн илрэлийг дарангуйлдаг.
Аппликейшний горим
1. Өргөтгөгч өсгөгчийг өргөлтийн долгионы дараа олон долгионы уртын дохионы чадлыг нэмэгдүүлж, дараа нь дамжуулахад ашигладаг. Өргөтгөгч долгионы дараах дохионы чадал ерөнхийдөө их байдаг тул чадлын өсгөгчийн шуугианы индекс болон олшруулалт тийм ч өндөр биш. Харьцангуй өндөр гаралтын чадалтай.
2. Шугаман өсгөгч нь цахилгаан өсгөгчийн дараа шугаман дамжуулалтын алдагдлыг үе үе нөхөхөд ашиглагддаг бөгөөд ерөнхийдөө харьцангуй бага дуу чимээний индекс болон өндөр гаралтын оптик чадал шаарддаг.
3. Урьдчилан өсгөгч: Хуваагчийн өмнө болон шугаман өсгөгчийн дараа дохиог өсгөх, хүлээн авагчийн мэдрэг чанарыг сайжруулахад ашигладаг (оптик дохио-шуугианы харьцаа (OSNR) нь шаардлагыг хангасан тохиолдолд оролтын чадал их байх нь хүлээн авагчийн өөрийнх нь шуугианыг дарж, хүлээн авах мэдрэмжийг сайжруулж чадна), мөн шуугианы индекс маш бага байдаг. Гаралтын чадалд тийм ч их шаардлага байхгүй.
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 3-р сарын 17