مضخمات الألياف المشبعة بالإربيوم (EDFAs)

تستخدم مضخمات الألياف المشبعة بالإربيوم (EDFAs) العناصر الأرضية النادرة مثل الإربيوم (Er3 +) كوسيط تضخيم.وهو مخدر في قلب الألياف أثناء عملية التصنيع.وهو يتألف من قطعة قصيرة من الألياف (عادةً 10 أمتار أو نحو ذلك) مصنوعة من الزجاج حيث تُضاف كمية صغيرة من الإربيوم كمشوب على شكل أيون (Er3 +).وبالتالي ، تعمل ألياف السيليكا كوسيط مضيف.إن dopants (الإربيوم) بدلاً من ألياف السيليكا هي التي تحدد الطول الموجي التشغيلي وعرض النطاق الترددي للكسب.تعمل EDFAs بشكل عام في منطقة الطول الموجي 1550 نانومتر ويمكن أن تقدم قدرات تتجاوز 1 تيرا بايت في الثانية.لذلك ، فهي تستخدم على نطاق واسع في أنظمة إدارة الطلب على المياه.

مبدأ الانبعاث المستحث قابل للتطبيق على آلية تضخيم EDFA.عندما يكون المشوب (أيون الإربيوم) في حالة طاقة عالية ، فإن الفوتون الساقط للإشارة الضوئية المدخلة سوف يحفزه.يطلق بعض طاقته إلى المنشطات ويعود إلى حالة الطاقة المنخفضة ("الانبعاث المحفّز") الأكثر استقرارًا.يوضح الشكل أدناه الهيكل الأساسي لـ EDFA.

1.1 الهيكل الأساسي لـ EDFA

ينتج الصمام الثنائي للمضخة عادة إشارة ضوئية بطول موجة (إما 980 نانومتر أو 1480 نانومتر) بطاقة عالية (~ 10-200 ميغاواط).تقترن هذه الإشارة بإشارة إدخال الضوء في المقطع المشبع بالإربيوم من ألياف السيليكا من خلال مقرن WDM.سوف تمتص أيونات الإربيوم طاقة إشارة هذه المضخة وتقفز إلى حالتها المثارة.يتم استغلال جزء من إشارة ضوء الخرج وإعادتها عند إدخال مضخة الليزر من خلال المرشح الضوئي والكاشف.يعمل هذا كآلية للتحكم في قوة التغذية المرتدة وذلك لجعل EDFAs كمضخمات ذاتية التنظيم.عندما يتم استهلاك جميع الإلكترونات الثابتة ، لا يحدث أي تضخيم إضافي.لذلك ، يستقر النظام تلقائيًا لأن الطاقة الضوئية الناتجة لـ EDFA تظل ثابتة تقريبًا بغض النظر عن تقلبات طاقة الإدخال ، إن وجدت.

1.2 تخطيطي وظيفي مبسط لـ EDFA

يوضح الشكل أعلاه المخطط الوظيفي المبسط لـ EDFA حيث يتم إضافة إشارة مضخة من الليزر إلى إشارة إدخال ضوئية (عند 1480 نانومتر أو 980 نانومتر) من خلال مقرن WDM.

يوضح هذا الرسم البياني مضخم EDF أساسي للغاية.يبلغ الطول الموجي لإشارة المضخة (بقوة المضخة حوالي 50 ميغاواط) 1480 نانومتر أو 980 نانومتر.يتم نقل جزء من إشارة المضخة هذه إلى الإشارة الضوئية المدخلة عن طريق الانبعاث المحفز ضمن طول قصير من الألياف المشبعة بالإربيوم.له كسب بصري نموذجي يبلغ حوالي 5-15 ديسيبل وأقل من 10 ديسيبل عامل ضوضاء.لتشغيل 1550 نانومتر ، من الممكن الحصول على كسب بصري 30-40 ديسيبل.

1.3 الإدراك العملي لـ EDFA

يوضح الشكل أعلاه عملية مبسطة لـ EDFA بهيكلها العملي عند استخدامه في تطبيق WDM.

كما هو موضح ، فهي تشمل الأجزاء الرئيسية التالية:

• عازل عند المدخلات.هذا يحافظ على الضوضاء الناتجة عن EDFA من الانتشار نحو نهاية جهاز الإرسال.

• مقرنة WDM.فهو يجمع بين إشارة بيانات الإدخال البصري منخفضة الطاقة 1550 نانومتر والإشارة الضوئية ذات الطاقة العالية (من مصدر المضخة مثل الليزر) بطول موجي 980 نانومتر.

• جزء صغير من ألياف السيليكا المشبعة بالإربيوم.في الواقع ، هذا بمثابة وسيط نشط من EDFA.

• عازل عند الخرج.فهو يساعد على منع أي إشارة ضوئية منعكسة من الدخول إلى ألياف السيليكا المشبعة بالإربيوم.

إشارة الخرج النهائية عبارة عن إشارة بيانات بصرية مضخمة بطول 1550 نانومتر مع إشارة مضخة بطول موجي متبقي 980 نانومتر.

أنواع مضخمات الألياف المشبعة بالإربيوم (EDFAs)

هناك نوعان من هياكل مضخمات الألياف المشبعة بالإربيوم (EDFAs):

• EDFA مع مضخة التكاثر المشترك

• EDFA مع مضخة مكافحة الانتشار

يوضح الشكل أدناه مضخة مكافحة الانتشار وترتيبات المضخة ثنائية الاتجاه التي يمكن استخدامها في هياكل EDFA.

ترتيبات مختلفة للمضخة

تتميز مضخة التكاثر المشترك EDFA بقدرة ضوئية أقل مع ضوضاء منخفضة ؛بينما توفر المضخة المضادة للتكاثر EDFA طاقة ضوئية أعلى للإخراج ولكنها تنتج ضوضاء أكبر أيضًا.في EDFA تجاري نموذجي ، يتم استخدام مضخة ثنائية الاتجاه مع ضخ مشترك في نفس الوقت وانتشار مضاد مما ينتج عنه كسب بصري منتظم نسبيًا.

تطبيق EDFA كمعزز ، في الخط ، ومضخم مسبق

في التطبيق طويل المدى لوصلة اتصالات الألياف الضوئية ، يمكن استخدام EDFAs كمضخم معزز عند خرج جهاز الإرسال البصري ، ومكبر صوت بصري داخلي جنبًا إلى جنب مع الألياف الضوئية بالإضافة إلى مكبر للصوت قبل المتلقي ، كما هو موضح في الشكل أعلاه.

وتجدر الإشارة إلى أن EDFAs المضمنة موضوعة على مسافة تتراوح بين 20 و 100 كيلومتر اعتمادًا على فقدان الألياف.تبلغ إشارة الإدخال البصري طول موجة 1.55 ميكرومتر ، بينما تعمل ليزر المضخة عند طول موجي 1.48 ميكرومتر أو 980 نانومتر.الطول النموذجي للألياف المشبعة بالإربيوم هو 10-50 م.

آلية التضخيم في EDFAs

كما ذكرنا سابقًا ، تعتمد آلية التضخيم في EDFA على الانبعاثات المحفزة المشابهة لتلك الموجودة في الليزر.تثير الطاقة العالية من إشارة المضخة الضوئية (التي ينتجها ليزر آخر) أيونات الإربيوم المشبعة (Er3 +) في ألياف السيليكا في حالة الطاقة العليا.تحفز إشارة البيانات الضوئية المدخلة انتقال أيونات الإربيوم المتحمسة إلى حالة طاقة أقل وتنتج إشعاع الفوتونات بنفس الطاقة ، أي نفس الطول الموجي للإشارة الضوئية المدخلة.

مخطط مستوى الطاقة: تعرض أيونات الإربيوم الحرة مستويات منفصلة من نطاق الطاقة.عندما يتم تخدير أيونات الإربيوم في ألياف السيليكا ، ينقسم كل مستوى من مستويات طاقتها إلى عدد من المستويات وثيقة الصلة لتشكيل نطاق طاقة.

1.4 آلية التضخيم في EDFA

لتحقيق الانعكاس السكاني ، يتم ضخ أيونات Er3 + على المستوى المتوسط ​​2. في الطريقة غير المباشرة (ضخ 980 نانومتر) ، يتم نقل أيونات Er3 + باستمرار من المستوى 1 إلى المستوى 3. ويتبعه تسوس غير إشعاعي إلى المستوى 2 ، من حيث تنخفض إلى المستوى 1 ، تشع الإشارات الضوئية في الطول الموجي المطلوب 1500-1600 نانومتر.يُعرف هذا بآلية التضخيم ثلاثية المستويات.

لمزيد من المنتجات المخدرة بالإربيوم ، يرجى إلقاء نظرة على موقعنا على الإنترنت.

https://www.erbiumtechnology.com/erbium-laser-glasseye-safe-laser-glass/

بريد إلكتروني:devin@erbiumtechnology.com

ال WhatsApp: + 86-18113047438

الفاكس: + 86-2887897578

إضافة: رقم 23 ، طريق Chaoyang ، شارع Xihe ، Longquanyi Distrcit ، تشنغدو ، 610107 ، الصين.