Printzipioa eta aplikazioaEDFA erbioz dopatutako zuntz-anplifikagailua
Oinarrizko egituraEDFAErbioz dopatutako zuntz anplifikadore bat, batez ere medio aktibo batez osatua (dozenaka metroko luzera duten kuartzozko zuntz dopatuak, 3-5 mikrako nukleo diametroa, (25-1000)x10-6 dopatze kontzentrazioa), ponpaketa argi iturri batez (990 edo 1480nm LD), akoplagailu optiko eta isolatzaile optiko batez. Seinale-argia eta ponpaketa argia norabide berean (koponpaketa), kontrako norabidean (alderantzizko ponpaketa) edo bi norabideetan (bi norabideko ponpaketa) heda daitezke Erbio zuntzean. Seinale-argia eta ponpaketa argia aldi berean injektatzen direnean erbio zuntzean, erbio ioia energia maila altuan kitzikatzen da (hiru mailako sistema) ponpaketa argiaren eraginpean, eta laster metaegonkor mailara desintegratzen da. Erasotzaile seinale-argiaren eraginpean oinarrizko egoerara itzultzen denean, seinale-argiari dagokion fotoia igortzen da, seinalea anplifikatuz. Bere igorpen espontaneo anplifikatuaren (ASE) espektroak banda-zabalera handia du (20-40nm-raino) eta bi gailur ditu, hurrenez hurren, 1530nm eta 1550nm-ri dagozkienak.
Abantaila nagusiakEDFA anplifikagailuairabazi handia, banda-zabalera handia, irteera-potentzia handia, ponpaketa-eraginkortasun handia, txertatze-galera txikia eta polarizazio-egoerekiko sentikortasun eza dira.
Erbioz dopatutako zuntz-anplifikadorearen funtzionamendu-printzipioa
Erbioz dopatutako zuntz-anplifikagailua (EDFA anplifikadore optikoa） batez ere erbioz dopatutako zuntz batez (10-30 m inguruko luzera) eta ponpaketa-argi-iturri batez osatuta dago. Funtzionamendu-printzipioa da erbioz dopatutako zuntzak ponpaketa-argi-iturriaren (980 nm edo 1480 nm uhin-luzera) eraginpean erradiazio estimulatua sortzen duela, eta irradiatutako argia sarrerako argi-seinalearen aldaketarekin aldatzen dela, hau da, sarrerako argi-seinalea anplifikatzearen baliokidea. Emaitzek erakusten dute erbioz dopatutako zuntz-anplifikadorearen irabazia normalean 15-40 db-koa dela, eta errele-distantzia 100 km baino gehiago handitu daitekeela. Beraz, jendeak ezin du saihestu galdetzea: zergatik pentsatu zuten zientzialariek erbio dopatua erabiltzea zuntz-anplifikadoreetan argi-uhinen intentsitatea handitzeko? Badakigu erbioa lur arraroen elementu bat dela, eta lur arraroen elementuek beren egitura-ezaugarri bereziak dituztela. Lur arraroen elementuak gailu optikoetan dopatzea denbora luzez erabili izan da gailu optikoen errendimendua hobetzeko, beraz, ez da kasualitatezko faktorea. Gainera, zergatik aukeratzen da ponpa-argi-iturriaren uhin-luzera 980nm edo 1480nm-tan? Izan ere, ponpa-argi-iturriaren uhin-luzera 520nm, 650nm, 980nm eta 1480nm izan daiteke, baina praktikak frogatu du 1480nm-ko ponpa-argi-iturriaren laser-eraginkortasunaren uhin-luzera dela handiena, eta ondoren 980nm-ko ponpa-argi-iturriaren uhin-luzera dator.
Egitura fisikoa
Erbioz dopatutako zuntz-anplifikadorearen oinarrizko egitura (EDFA anplifikadore optikoa). Sarrerako muturrean eta irteerako muturrean isolatzaile bat dago, helburua seinale optikoa noranzko bakarreko transmisioa egitea da. Ponpa-kitzikatzaileak 980nm edo 1480nm-ko uhin-luzera du eta energia emateko erabiltzen da. Akoplatzailearen funtzioa sarrerako seinale optikoa eta ponpa-argia erbioz dopatutako zuntzera akoplatzea da, eta ponpa-argiaren energia sarrerako seinale optikora transferitzea erbioz dopatutako zuntzaren ekintzaren bidez, sarrerako seinale optikoaren energia-anplifikazioa lortzeko. Irteerako potentzia optiko handiagoa eta zarata-indize txikiagoa lortzeko, praktikan erabiltzen den erbioz dopatutako zuntz-anplifikadoreak bi ponpa-iturri edo gehiagoren egitura hartzen du, erdian isolatzaileak dituztela, elkar isolatzeko. Irabazi-kurba zabalagoa eta laua lortzeko, irabazi-lautze-iragazki bat gehitzen da.
EDFAk bost zati nagusi ditu: Erbioz dopatutako zuntz optikoa (EDF), akoplagailu optikoa (WDM), isolatzaile optikoa (ISO), iragazki optikoa eta ponpaketa-hornidura. Ohiko ponpaketa-iturrien artean 980nm eta 1480nm daude, eta bi ponpaketa-iturri hauek ponpaketa-eraginkortasun handiagoa dute eta gehiago erabiltzen dira. 980nm-ko ponpaketa-argi-iturriaren zarata-koefizientea txikiagoa da; 1480nm-ko ponpaketa-argi-iturriak ponpaketa-eraginkortasun handiagoa du eta irteera-potentzia handiagoa lor dezake (980nm-ko ponpaketa-argi-iturria baino 3dB inguru handiagoa).
abantaila
1. Funtzionamendu-uhin-luzera zuntz bakarreko atenuazio-leiho minimoarekin bat dator.
2. Akoplamendu-eraginkortasun handia. Zuntz-anplifikadore bat denez, transmisio-zuntzarekin erraza da akoplatzea.
3. Energia-bihurketa-eraginkortasun handia. EDFren nukleoa transmisio-zuntzarena baino txikiagoa da, eta seinale-argia eta ponpaketa-argia aldi berean transmititzen dira EDFn, beraz, gaitasun optikoa oso kontzentratua dago. Horrek argiaren eta irabazi-euskarriaren Er ioiaren arteko elkarrekintza oso betea bihurtzen du, erbioz dopatutako zuntzaren luzera egokiarekin batera, beraz, argi-energiaren bihurketa-eraginkortasuna handia da.
4. Irabazi handia, zarata-indize baxua, irteera-potentzia handia, kanalen arteko diafonia baxua.
5. Irabazi egonkorraren ezaugarriak: EDFA ez da tenperaturarekiko sentikorra, eta irabaziak ez du korrelazio handirik polarizazioarekin.
6. Irabazpenaren funtzioa sistemaren bit-tasaren eta datu-formatuaren menpe dago.
gabezia
1. Efektu ez-lineala: EDFAk potentzia optikoa anplifikatzen du zuntzean injektatutako potentzia optikoa handituz, baina zenbat eta handiagoa orduan eta hobeto. Potentzia optikoa neurri batean handitzen denean, zuntz optikoaren efektu ez-lineala sortuko da. Beraz, zuntz optikoko anplifikadoreak erabiltzean, arreta jarri behar zaio sarrerako kanal bakarreko zuntz optikoko potentzia kontrolatzearen balioari.
2. Irabazi-uhin-luzeraren tartea finkoa da: C bandako EDFAren lan-uhin-luzeraren tartea 1530nm~1561nm da; L bandako EDFAren lan-uhin-luzeraren tartea 1565nm~1625nm da.
3. Irabazi-banda-zabalera irregularra: EDFA erbio-dopatutako zuntz-anplifikadorearen irabazi-banda-zabalera oso zabala da, baina EDFren beraren irabazi-espektroa ez da laua. Irabazi-lautze iragazkia erabili behar da WDM sisteman irabazia lautzeko.
4. Argi-igoeraren arazoa: Argi-bidea normala denean, ponpaketa-argiak kitzikatutako erbio ioiak seinale-argiak eramaten ditu, eta horrela seinale-argiaren anplifikazioa osatzen da. Sarrerako argia moztuta badago, erbio ioi metaegonkorrak pilatzen jarraitzen dutenez, seinale-argiaren sarrera berreskuratzen denean, energia jauzi egingo da, eta ondorioz argi-igoera sortuko da.
5. Isurketa optikoaren irtenbidea EDFA-n potentzia optikoaren murrizketa automatikoa (APR) edo itzaltze optikoa automatikoa (APSD) funtzioa gauzatzea da, hau da, EDFA-k automatikoki murrizten du potentzia edo automatikoki itzaltzen du potentzia sarrerako argirik ez dagoenean, horrela igoera fenomenoaren agerpena saihestuz.
Aplikazio modua
1. Anplifikadore boosterra uhinaren ondoren uhin-luzera anitzeko seinaleen potentzia handitzeko eta gero transmititzeko erabiltzen da. Uhin boosteraren ondorengo seinale-potentzia normalean handia denez, potentzia-anplifikadorearen zarata-indizea eta irabazia ez dira oso altuak. Irteera-potentzia nahiko handia du.
2. Potentzia anplifikadorearen ondoren, linea-anplifikadorea erabiltzen da lineako transmisio-galera aldian-aldian konpentsatzeko, eta, oro har, zarata-indize nahiko txikia eta irteerako potentzia optiko handia behar ditu.
3. Aurreanplifikadorea: Banatzailearen aurretik eta linea-anplifikadorearen ondoren, seinalea anplifikatzeko eta hartzailearen sentikortasuna hobetzeko erabiltzen da (seinale-zarata erlazio optikoak (OSNR) baldintzak betetzen baditu, sarrera-potentzia handiagoak hartzailearen zarata bera kendu eta harrera-sentsibilitatea hobetu dezake), eta zarata-indizea oso txikia da. Ez dago irteera-potentziari dagokionez baldintza handirik.
Argitaratze data: 2025eko martxoaren 17a