Principe de travail
La fibre dopée à l'erbium est le composant central des amplificateurs PA, qui amplifie les signaux optiques en dopant l'élément rare Erbium (ER) dans le noyau de fibre. Les ions erbium ont une structure de niveau d'énergie spéciale et lorsqu'ils sont excités par la lumière de la pompe, ils passent des faibles niveaux d'énergie à des niveaux d'énergie élevés. Lorsque la lumière du signal passe à travers une fibre dopée à l'erbium, les ions erbium à haute énergie sont stimulés pour émettre des photons avec la même phase, la même fréquence et l'état de polarisation que la lumière du signal, améliorant ainsi l'intensité de la lumière du signal et atteignant une amplification.
La lumière de la pompe est une source lumineuse qui fournit de l'énergie aux ions erbium, généralement à l'aide de lasers semi-conducteurs (tels que des lasers de longueur d'onde 980 nm ou 1480 nm). Une fois que la lumière de la pompe est entrée dans la fibre dopée à l'erbium, elle interagit avec les ions erbium, ce qui les fait passer à des niveaux d'énergie élevés. Ces ions erbium à haute énergie génèrent des photons identiques à la lumière du signal par émission stimulée, atteignant l'amplification de la lumière du signal. Ce mécanisme de pompage permet aux amplificateurs PA d'émettre de grands signaux optiques sans convertir directement la lumière du signal en signaux électriques.
Afin d'assurer la qualité du signal amplifié, les amplificateurs PA réduisent le bruit en optimisant la structure des fibres dopées à l'erbium, en sélectionnant des longueurs et des puissances d'onde de lumière de pompe appropriées et à d'autres mesures. La figure de bruit est contrôlée à ≤ 4,5 dB pour garantir que l'amplificateur maintient un bon rapport signal / bruit tout en amplifiant le signal, améliorant ainsi la qualité du signal.
Scénarios d'application
Dans les systèmes de communication à fibre optique, des amplificateurs de petits signaux à fibre dopé à l'erbium en bande C sont utilisés pour compenser la perte de signaux optiques dans les liaisons à fibre optique, améliorant la distance de transmission et la capacité du système de communication. Par exemple, dans les systèmes de communication de câbles à fibre optique sous-marine, cet amplificateur peut restaurer efficacement la force de signal optique atténuée, assurant la qualité et la fiabilité de la communication.
Dans les réseaux de capteurs à fibre optique, cet amplificateur peut amplifier la faible sortie de signal optique par le capteur, améliorant la précision de mesure du capteur. Par exemple, dans les capteurs de température à fibre optique, il peut amplifier les changements d'intensité des signaux optiques causés par les changements de température, assurant la précision de la mesure de la température.
Dans les systèmes laser en fibre, des amplificateurs de petits signaux à fibre dopé à l'erbium en bande C peuvent être utilisés pour augmenter la puissance des sources de graines laser, obtenant ainsi des sorties laser plus puissantes, qui peuvent être utilisées pour des applications telles que le traitement des matériaux et le traitement laser médical.
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