dfbf

Berita

Amplifier Serat Erbium-Doped (EDFA)

Amplifier serat yang didoping Erbium (EDFA) menggunakan elemen tanah jarang seperti erbium (Er3+) sebagai media amplifikasi.Itu didoping ke dalam inti serat selama proses pembuatan.Ini terdiri dari sepotong pendek serat (biasanya 10 m atau lebih) yang terbuat dari kaca di mana sejumlah kecil erbium ditambahkan sebagai dopan dalam bentuk ion (Er3+).Dengan demikian, serat silika bertindak sebagai media inang.Ini adalah dopan (erbium) daripada serat silika yang menentukan panjang gelombang operasi dan bandwidth gain.EDFA umumnya beroperasi di wilayah panjang gelombang 1550 nm dan dapat menawarkan kapasitas melebihi 1 Tbps.Jadi, mereka banyak digunakan dalam sistem WDM.

Prinsip emisi terstimulasi berlaku untuk mekanisme amplifikasi EDFA.Ketika dopan (ion erbium) berada dalam keadaan energi tinggi, foton yang datang dari sinyal optik input akan merangsangnya.Ini melepaskan sebagian energinya ke dopan dan kembali ke keadaan energi yang lebih rendah ("emisi terstimulasi") yang lebih stabil.Gambar di bawah menunjukkan struktur dasar EDFA.

Struktur dasar EDFA

Dioda laser pompa biasanya menghasilkan sinyal optik dengan panjang gelombang (baik pada 980 nm atau 1480 nm) pada daya tinggi (~ 10–200 mW).Sinyal ini digabungkan dengan sinyal input cahaya di bagian erbiumdoped dari serat silika melalui coupler WDM.Ion erbium akan menyerap energi sinyal pompa ini dan melompat ke keadaan tereksitasinya.Sebagian dari sinyal cahaya keluaran disadap dan diumpankan kembali pada input laser pompa melalui filter dan detektor optik.Ini berfungsi sebagai mekanisme kontrol daya umpan balik sehingga menjadikan EDFA sebagai amplifier yang mengatur sendiri.Ketika semua elektron metastabil dikonsumsi maka tidak ada amplifikasi lebih lanjut yang terjadi.Oleh karena itu, sistem stabil secara otomatis karena daya optik keluaran EDFA tetap hampir konstan terlepas dari fluktuasi daya masukan, jika ada.

Skema fungsional yang disederhanakan dari EDFA

Gambar di atas menunjukkan skema fungsional yang disederhanakan dari EDFA di mana sinyal pompa dari laser ditambahkan ke sinyal optik input (pada 1480 nm atau 980 nm) melalui coupler WDM.

Diagram ini menunjukkan penguat EDF yang sangat dasar.Panjang gelombang sinyal pompa (dengan daya pompa sekitar 50 mW) adalah 1480 nm atau 980 nm.Beberapa bagian dari sinyal pompa ini ditransfer ke sinyal optik input dengan emisi terstimulasi dalam panjang pendek serat yang didoping Erbium.Ini memiliki penguatan optik khas sekitar 5–15 dB dan angka kebisingan kurang dari 10 dB.Untuk operasi 1550 nm, dimungkinkan untuk memperoleh penguatan optik 30–40 dB.

Realisasi praktis dari EDFA

Gambar di atas menggambarkan operasi EDFA yang disederhanakan dengan struktur praktisnya saat digunakan dalam aplikasi WDM.

Seperti yang ditunjukkan, ini mencakup bagian-bagian utama berikut:

  • Isolator pada input.Ini menjaga agar noise yang dihasilkan oleh EDFA tidak menyebar ke ujung pemancar.
  • Sebuah kopling WDM.Ini menggabungkan sinyal data input optik 1550 nm berdaya rendah dengan sinyal optik pemompaan daya tinggi (dari sumber pompa seperti laser) pada panjang gelombang 980 nm.
  • Bagian kecil dari serat silika yang didoping erbium.Bahkan, ini berfungsi sebagai media aktif EDFA.
  • Sebuah isolator pada output.Ini membantu mencegah sinyal optik yang dipantulkan kembali memasuki serat silika yang didoping erbium.

Sinyal keluaran akhir adalah sinyal data optik dengan panjang gelombang 1550 nm yang diperkuat dengan sinyal pompa dengan panjang gelombang sisa 980 nm.

Jenis Penguat Serat Erbium-Doped (EDFA)

Ada dua jenis struktur Erbium-Doped Fiber Amplifier (EDFA):

  • EDFA dengan pompa co-propagasi
  • EDFA dengan pompa propagasi balik

Gambar di bawah ini menunjukkan pengaturan pompa kontra-propagasi dan pompa dua arah yang dapat digunakan dalam struktur EDFA.

Pengaturan pompa yang berbeda

Pompa co-propagating EDFA memiliki daya optik keluaran lebih rendah dengan noise rendah;sementara pompa EDFA counter-propagating memberikan daya optik output yang lebih tinggi tetapi juga menghasilkan noise yang lebih besar.Dalam EDFA komersial yang khas, pompa dua arah dengan pemompaan co-propagasi dan counter-propagating simultan digunakan yang menghasilkan penguatan optik yang relatif seragam.

Aplikasi EDFA sebagai booster, in-line, dan pre-amplifier

Dalam aplikasi jarak jauh dari tautan komunikasi serat optik, EDFA dapat digunakan sebagai penguat penguat pada keluaran pemancar optik, penguat optik in-line bersama dengan serat optik serta pra-penguat tepat sebelum penerima, seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas.

Dapat dicatat bahwa EDFA in-line ditempatkan pada jarak 20-100 km tergantung pada kehilangan serat.Sinyal input optik berada pada panjang gelombang 1,55 m, sedangkan laser pompa beroperasi pada panjang gelombang 1,48 m atau 980 nm.Panjang tipikal serat yang didoping Erbium adalah 10–50 m.

Mekanisme Amplifikasi di EDFA

Seperti yang dinyatakan sebelumnya, mekanisme amplifikasi dalam EDFA didasarkan pada emisi terstimulasi yang serupa dengan yang ada pada laser.Energi tinggi dari sinyal pompa optik (diproduksi oleh laser lain) menggairahkan ion erbium dopan (Er3+) dalam serat silika pada tingkat energi atas.Sinyal data optik masukan merangsang transisi ion Erbium yang tereksitasi ke tingkat energi yang lebih rendah dan menghasilkan radiasi foton dengan energi yang sama, yaitu, panjang gelombang yang sama dengan sinyal optik masukan.

Diagram tingkat energi: Ion Erbium bebas menunjukkan tingkat pita energi yang terpisah.Ketika ion Erbium didoping ke dalam serat silika, masing-masing tingkat energinya terpecah menjadi beberapa tingkat yang terkait erat sehingga membentuk pita energi.

Mekanisme amplifikasi di EDFA

Untuk mencapai inversi populasi, ion Er3+ dipompa pada tingkat menengah 2. Dalam metode tidak langsung (pemompaan 980 nm), ion Er3+ secara terus menerus dipindahkan dari tingkat 1 ke tingkat 3. Ini diikuti oleh peluruhan non-radiatif ke tingkat 2, dari di mana mereka jatuh ke level 1, memancarkan sinyal optik dalam panjang gelombang yang diinginkan 1500-1600 nm.Ini dikenal sebagai mekanisme amplifikasi 3 tingkat.

Untuk lebih banyak produk yang didoping Erbium, silakan lihat di situs web kami.

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

Surel:devin@erbiumtechnology.com

WhatsApp: +86-18000520222

Faks: +86-2887897578

Tambahkan: No.23, jalan Chaoyang, jalan Xihe, distrik Longquanyi, Chengdu, 610107, Cina.


Waktu posting: Juli-05-2022