Was sind EDFA und EYDFA?

EDFA ist ein aktives optisches Gerät, das schwache optische Signale von 1550 nm amplifiziert, indem der Kern einer optischen Faser mit Seltenerdelement "Erbium (ER)" dotiert wird, wobei der stimulierte Emissionseffekt von Erbiumionen verwendet wird.

Schlüsselmerkmale:Niedriges Geräusch, hohe Verstärkung, breite Bandbreite

Ports:

1. Signaleingangsanschluss (IN): Schließen Sie das schwache 1550 nm -Signal an, das verstärkt werden muss (wie das Signal nach optischer Faserübertragungsverlust oder das schwache Signal vor dem Empfänger). Die Eingangsleistung beträgt typischerweise -30 bis -10 dBm und muss mit dem Typ der optischen Faser (z. B. SMF -28) übereinstimmen.

2. Signalausgangsport (OUT): Ausgibt das amplifizierte 1550 nm -Signal (für nachfolgende Übertragung oder Empfang). Die Ausgangsleistung liegt in der Regel zwischen 0 und 20 dBm (Milliwatt -Ebene) mit einem niedrigen Reflexionsdesign (um Signalrückgabe -Interferenzen zu vermeiden).

3. Pumpenanschluss: Verbunden Sie den Pumpenlaser, um die Erbiumionen (Kernenergieeingangsanschluss) zu erregen. Hauptpumpenwellenlängen: 980 nm (niedriges Rauschen) oder 1480 nm (hohe Verstärkung); Pumpenleistung 100 ~ 500 mw.

4. Überwachungsport (MON): Extrahiert 1% ~ 5% des Ausgangssignals für reale - Zeitüberwachung der Leistung und Wellenlängenstabilität des amplifizierten Signals (für die Betriebsgebrauch). Die Ausgangsleistung ist viel niedriger als das Hauptsignal (normalerweise -20 ~ -10 dbm), was die Übertragung des Hauptsignals nicht beeinflusst.

Betriebsprinzip:

1. Pumpenanregung (Energieinjektion) Der Pumpenlaserinjektiert 980 nm/1480 nm Pumpe Licht durch den "Pumpenanschluss" und die ERholung im Kern absorbieren die Pumpenergie, Übergang vom Grundzustand (4i₁₅/₂) in einen Hoch - angeregten State (980 Nm → → 4i → 4i/→ 4i/° C).

2. Populationsinversion (Bedingung für die Amplifikation) Die hohen - Energie -ER³⁺ -Ionen sind sehr instabil und fallen schnell auf einen metastabilen Zustand (4i₁₃/₂) über "Non - Strahlungsübergänge" (mit einer Lebensdauer von etwa 10 ms, die für eine lange -}}}}}}}}}}}}} retention); Wenn die Anzahl der ERholungsionen im metastabilen Zustand die des Grundzustands signifikant überschreitet, tritt eine "Bevölkerungsinversion" auf (eine Kernbedingung für die optische Amplifikation).

3. Signalamplifikation (stimulierte Emission) Das 1550 nm -Signallicht, das amplifiziert werden muss, gelangt in das Erbium - dotierte Faser durch den "Eingangsanschluss". Die Photonenenergie des Signallichts stimmt perfekt mit der Übergangsenergie vom metastabilen Zustand in den Grundzustand der ER³⁺ -Ionen überein, wodurch die metastabilen ER³⁺ -Ionen auf und ab anregen, um schnell in den Grundzustand zu gelangen und neue Photonen freizusetzen, die in Frequenz, Phase und Polarisation in die Signallicht identisch sind. Diese neuen Photonen kombinieren sich superkonduktiv mit dem ursprünglichen Signallicht und erreichen eine "exponentielle Amplifikation" der Signalleistung, die letztendlich über den "Ausgangsanschluss" ausgegeben wird.

Anwendungen:

1. Langes - Distanzfaser -Kommunikations -Backbone -Netzwerk, das als "Zeilenverstärker" dient, der in Intercity- und transoceanischen optischen Kabeln bereitgestellt wird, um die Signaldämpfung auszugleichen.

2..

3. In CATV -Systemen (Kabelfernsehen), verstärkten Fernsehsignale im 1550 nm Wellenlängenbereich, um Hunderte von Kilometern zu berichten, wodurch sich die Verschlechterung der Bildqualität aufgrund von Dämpfung vermeiden kann.

4..

Dotieren Sie sowohl Erbiumionen als auch Ytterbium -Ionen im optischen Faserkern unter Verwendung des Mechanismus von Ytterbium -Ionen "effizient absorbiert Pumpenlicht und Übertragung von Energie in Erbiumionen", erreicht hohe Stromverstärkungsgeräte im 1550 nm -Wellenlängenband und brechen durch die Leistung von EDFA.

Schlüsselmerkmale:Im Vergleich zu EDFA hat es eine höhere Pumpenabsorptionseffizienz, eine stärkere hohe Leistungstoleranz und eine höhere Ausgangsleistung.

Ports:

1. Signaleingangsport (IN): Verbunden Sie mit einem Signal von 1550 nm (schwaches oder mittlerer Leistungssignal) mit einem breiteren Eingangsleistungsbereich (-20 bis 0 dBm) und einer hohen Leistungstoleranz (um das Ausbrennen zu vermeiden).

2. Signalausgangsanschluss (OUT): Ausgabesscharant 1550 nm Signal (für Laseranwendungen oder Hochleistungsübertragung), wobei die Ausgangsleistung von 1W bis 1 kW (von Watt bis Kilowatt Level) reicht und hohe Stromverbinder (z. B. FC/APC -Hochleistungsversion) mit Verbrennungsschutz und leichter Leckage erfordert.

3. Pumpenanschluss: Mehrere Pumpen können in Kombination injiziert werden, um die Gesamtpumpenleistung (den Kern der hohen Leistung) zu erhöhen. Mainstream -Pumpenwellenlängen: 808 nm (niedrige Kosten) oder 915 nm (hohe Effizienz); Ein einzelner Pumpenleistung von 5 bis 20 W. Die Gesamtleistung mehrerer Pumpen kann über 50 W erreichen.

V. ② Externes Steuermodul zum Einstellen der Pumpenleistung/-verstärkung. Der Überwachungsanschluss extrahiert 0,1% bis 1% des Signals (um die Auswirkung der hohen Leistung zu vermeiden); Der Steueranschluss unterstützt das RS485/Ethernet -Protokoll.

Betriebsprinzip:

1. Pumpanregung (Ytterbium -Ionenpräferenz) Multi - Pumplaser injizieren Pumpenlicht bei 808 Nm/915 nm durch den "Pumpenanschluss". Die Ytterbium -Ionen (yb³⁺) im Faserkern absorbieren vorzugsweise Energie und wechseln vom Grundzustand (²f₇/₂) in den angeregten Zustand (²f₅/₂).

2. Energieübertragung (Ytterbium nach Erbium) Die angeregten Ytterbium -Ionen emittieren keine direkten Photonen; Stattdessen übertragen sie Energie effizient auf benachbarte Erbiumionen (ERholung) durch "Non - Strahlungsenergieübertragung", sodass die Erbiumionen vom Grundzustand (4i₁₅/₂) in einen metastabilen Zustand (4i₁₃/₂) übergehen können. Dieser Schritt befasst sich mit der geringen Effizienz von Erbiumionen direkte Absorption von Pumpenlicht in EDFA und vermeidet Energieabfälle, die durch hohe Konzentrationen von Erbiumionen verursacht werden.

3. Signalamplifikation (Erbium -Ion stimulierte Emission), die mit EDFA übereinstimmt: Das 1550 nm -Signallicht erregt metastabile Erbiumionen zum Übergang, wobei die Frequenz - angepasste Photonen freigegeben werden, um eine Signalamplifikation zu erreichen. Aufgrund der stärkeren Energie, die von Ytterbium -Ionen übertragen wurde, kann es eine höhere Leistungssignalausgabe unterstützen (Watt - Level / Kilowatt - Level).

Anwendungen:

1. Hoch - Power Fibre -Kommunikation, verwendet als "Leistungsverstärker" für Metropolitan Area -Netzwerke und Zugriffsnetzwerke, verbessert die Gesamtausgangsleistung von Multi - Kanalsignalen, wie z. B. in vorstädtischen optischen Netzwerken.

2. Industrial - Klasse Faserlaser, die als Kernverstärkungsgeräte dienen, Kilowatt - Level 1550nm -Laser für Metallschneiden (Edelstahl, Aluminiumlegierung), Schweißen und Oberflächenbehandlung (z. B. Automobile -Herstellung, Aerospace).

3.. Medizinische Lasergeräte, Ausgabe von Watt - Level -Lasern, die für die ophthalmische Chirurgie verwendet werden (wie z. B. Kataraktbehandlung), Dermatologische Behandlungen (wie Pigmentierungsentfernung, Haarentfernung) - Die 1550NM -Wellenlänge hat eine milatierte Gewebedurchdringung im menschlichen Körper mit Minimierung.

4. Space Optical Communication, wobei Eydfa als Bodenstation Power Amplifier in Satellit - zu - Bodenlaserkommunikation fungiert und hoch - Power -Signale ausgibt, um den Atmosphärungsverlust zu überwinden, wie z. B. Laser -Datenübertragung von Beidou -Satelliten.

5. Im Bereich der wissenschaftlichen Forschung, verwendet für die Laserspektralanalyse, Lidar (wie die atmosphärische Schadstoffüberwachung) und als Laser -Fahrquelle für die Inertial -Haft -Fusion (ICF).