Автоматическая система контроля

Автоматизация технологических процессов

Оптические усилители, легированные эрбием

Оптические усилители, использующие в качестве активного материала редкоземельный элемент эрбий за отсутствие преобразования в электрический сигнал, возможность одновременного усиления сигналов с разными длинами волн (что обуславливает возможность усиления спектрально-мультиплексированного сигнала ), практически точное соответствие рабочего диапазона эрбиевых усилителей области минимальных оптических потерь световодов на основе кварцевого стекла , сравнительно низкий уровень шума и простота включения в волоконно-оптическую систему. позволяет эффективно использовать в качестве ретранслятор в ВОЛС

Схема простого легированного эрбием волоконного усилителя (EDFA) показана на рис 8. Основная составляющая усилителя - легированное ионами эрбием оптоволокно, которое, как правило, является одномодовым волокном. В показанной на рис.8 схеме активное волокно накачивается светом двух лазерных диодов (двунаправленная накачка), хотя однонаправленная накачка в прямом или обратном направлении (cонаправленная и противонаправленная накачка) также очень распространены. Накачка производится, как правило, на длине волны приблизительно 980 нм и иногда на 1450 нм.

Рисунок 8- Схема усиления на оптическом усилителе, легированного эрбием

Рисунок 9 - Упрощенная трехуровневая схема уровней энергии ионов эрбия

Накачка переводит ионы эрбия (Er3 +) в возбужденное состояние 4I13/2 (вслучае накачки 980 нм через состояние 4I11/2) (рис.9.). Возбужденная среда может усиливать свет в диапазоне длины волны 1.5-μm посредством стимулированного вынужденного излучения. При этом возбужденные ионы переходят обратно в основное состояние 4I15/2.

Усилитель, показанный на рис. 8, содержит два оптических изолятора с присоединенными волоконными выходами (так называемые компоненты “pig-tailed” - "со свиными хвостиками" или "с косичками"). Изолятор на входе усилителя не позволяет свету из усилителя выйти в обратном направлении, чтобы не нарушить работу предыдущих каскадов усиления. Также, иногда изолятор ставится на выходе усилителя - чтобы обратно отраженное излучение от оптических компонентов на выходе не нарушили работу самого усилителя. Форма спектра усиления эрбия зависит от сечений поглощения и излучения, которые зависят от стекла матрицы. Кроме того, спектральная форма усиления, и не только ее величина, существенно зависит от средней степени возбуждения ионов эрбия, поскольку генерация осуществляется по "квази-трехуровневый" переход. На Рис. 10 показан спектр усиления для наиболее распространенного типа стекла, который является некоторой разновидностью кварца с дополнительными примесями, например, чтобы избежать кластеризации ионов эрбия. В других стеклах спектр может существенно отличаться.

Сильный трехуровневый режим (с прозрачностью, достигаемой при уровне возбуждения более 50 %), наблюдается на 1535 нм. В этом спектральном диапазоне ненакачанное волокно показывает существенные потери, но высокое поперечное сечение перехода обеспечивает высокое усиление при сильном возбуждении.

На более длинных волнах (например, 1580 нм), для получения усиления требуется более низкий уровень возбуждения, но при этом максимальное усиление меньше. Максимальное усиление, как правило, наблюдается в диапазонах длин волн приблизительно 1530-1560 нм.

Рисунок 10-

Спектр усиления эрбиевого оптоволокна

Локальный уровень возбуждения зависит от сечений поглощения и испускания, от уровня накачки и интенсивности задающего сигнала. Средний уровень возбуждения по всей длине волокна зависит от накачки и мощности задающего сигнала, но также и от длины волокна и концентрации ионов эрбия. Выбор этих параметров (вместе с выбором стекла) используются, чтобы оптимизировать EDFAs для заданной области длины волны, например для областей L или C.

Равномерность (плоская форма спектра) усиления в широком диапазоне длин волн, как требуется, например, для спектрального уплотнения передаваемой информации, может быть получена при использовании оптимизированных стеклянных матриц (например, теллуридных или фторидных волокон или некоторой комбинации нескольких секций усилителя с различными стеклами) или комбинацией с соответствующими оптическими фильтрами, такими как длиннопериоднымибрэгговскими решетками.

Волоконно-оптический усилитель на оптическом волокне, легированном ионами эрбием носят названия EDFA Перейти на страницу: 1 2 3 4

Другие статьи по теме

Методы оценки качества функционирования систем распределения информации Автоматическая телефонная станция (АТС), сеть связи, для передачи и приема различного вида информации (телефонной, телеграфной, передача данных) состоят из тысяч отдельных приборов, кот ...

Цифровизация участка первичной сети связи Развитие науки и техники способствовало развитию телекоммуникационных сетей как всего мира, так и Украины. Передача мультимедийного трафика на первичной сети связи Украины осуществляется ...

Источник питания с микроконтроллером Микроконтроллеры используются во всех сферах жизнедеятельности человека, устройствах, которые окружают его. Простота подключения и большие функциональные возможности делает его при ...