C-pásmový zosilňovač s malým signálom dotované erbium

Pracovný princíp

Erbium Doped Fiber je základnou zložkou PA zosilňovačov, ktorá zosilňuje optické signály dopingom erbium vzácnych zemín (ER) do jadra vlákna. Ióny Erbium majú špeciálnu štruktúru hladiny energie a keď sú nadšené svetlom pumpy, prechádzajú z nízkych hladín energie na vysokú úroveň energie. Keď signálne svetlo prechádza cez vlákno dopované Erbium, sú stimulované vysokoenergetické ióny Erbium stimulované tak, aby vyžarovali fotóny s rovnakou fázou, frekvenciou a stavom polarizácie ako signálne svetlo, čím sa zvyšuje intenzita signálneho svetla a dosiahne amplifikáciu.

Svetlo čerpadla je svetelný zdroj, ktorý poskytuje energiu pre ióny Erbium, zvyčajne s použitím polovodičových laserov (napríklad 980 Nm alebo 1480 nm vlnové lasery). Keď svetlo čerpadla vstúpi do vlákna dopovaných Erbium, interaguje s iónmi erbium, čo spôsobuje, že prechádzajú na vysokú hladinu energie. Tieto vysokoenergetické ióny Erbium generujú fotóny identické so signálnym svetlom prostredníctvom stimulovanej emisie, čím sa dosiahne amplifikácia signálneho svetla. Tento čerpací mechanizmus umožňuje zosilňovacími zosilňovačmi emitovať veľké optické signály bez toho, aby priamo premieňali signálne svetlo na elektrické signály.

Aby sa zabezpečila kvalita zosilneného signálu, zosilňovače PA znižujú hluk optimalizáciou štruktúry vlákien dopovaných Erbium, výberom vhodných vlnových dĺžok a právomocí čerpadla a ďalšie opatrenia. Obrázok šumu je regulovaný pri ≤ 4,5 dB, aby sa zabezpečilo, že zosilňovač zachováva dobrý pomer signálu k šumu pri zosilnení signálu, čím sa zlepšuje kvalita signálu.

Aplikačné scenáre

V komunikačných systémoch z optických vlákien sa na kompenzáciu straty optických signálov v optických prepojeniach vlákna a zlepšenie prenosovej vzdialenosti a kapacity komunikačného systému sa používajú zosilňovače s malými signálmi Cibru-Band Erbium. Napríklad v komunikačných systémoch optických káblov s podmorskými vláknami môže tento zosilňovač účinne obnoviť zoslabenú pevnosť optického signálu, čím zabezpečuje kvalitu a spoľahlivosť komunikácie.

Vo vláknových siete senzorov s optickými senzormi môže tento zosilňovač zosilniť slabý výstup optického signálu senzorom, čím sa zlepší presnosť merania senzora. Napríklad v snímačoch teploty optických vlákien môže zosilniť zmeny intenzity optických signálov spôsobených zmenami teploty, čím sa zabezpečí presnosť merania teploty.

Vo vláknových laserových systémoch sa môžu C-pásmové erbium-dopované vlákniny s malými signálnymi zosilňovačmi použiť na zvýšenie sily zdrojov laserových semien, čím sa získa vyšší výkonový laserový výstupy, ktoré sa môžu použiť na aplikácie, ako je spracovanie materiálu a lekárske laserové ošetrenie.