Principe de fonctionnement de base :
Le
Amplificateur à fibre dopée à l'erbium (EDFA)est un milieu qui utilise des ions d'hélium pour réaliser la conversion d'énergie. La fenêtre d'amplification d'énergie a une fenêtre de longueur d'onde de fonctionnement de 1 550 nm et une largeur de 50 pm, ce qui est cohérent avec la fenêtre à faible perte de la fibre. La fenêtre d'injection d'énergie est de 980 nm et 1 480 nm. Généralement, une fibre ionique dopée à l'erbium est préparée comme un coeur d'amplification EDFA, c'est-à-dire un milieu actif. Le système d'amplification est un système laser à trois niveaux, l'énergie lumineuse injectée de 980 nm est absorbée par les ions d'hélium au niveau d'énergie élevé 4", et le niveau de transition 4n du laser est transitionné par l'oscillation de relaxation. En raison de la longue durée de vie du niveau d'énergie, une grande quantité d'accumulation Les particules activées, qui réservent une grande quantité d'énergie, puis transmettent le rayonnement stimulé avec le signal lumineux, obtiennent un signal multiplié de la même fréquence et de la même phase, et renvoient le particules à l'état fondamental. Le bruit induit dans le processus d'amplification est un rayonnement spontané ( émission spontanée amplifiée (ASE), qui est liée à la longueur d'onde de la pompe. En général, la pompe laser à 980 nm est peu efficace et peu bruyante , tandis que le laser 1 480 nm est très efficace et bruyant. Dans le processus de conception, l'amplificateur pré-fibre général EDFA utilise un pompage à 980 nm ; le booster Booster EDFA à l'extrémité émettrice utilise une méthode de pompage hybride de 980 nm et 1 480 nm , et des supports spécialement conçus selon les exigences DWDM pour les filtres d'égalisation optique. Filtre plat à membrane.
La structure de base d'un amplificateur à fibre dopée à l'erbium (FDFA):
Un EDFA typique se compose d'une fibre dopée à l'erbium, d'une source de pompage, d'un multiplexeur en longueur d'onde, d'un isolateur optique et d'un filtre optique. La fibre dopée à l'erbium fournit une amplification, la source de pompage fournit une puissance de pompage suffisante et le multiplexeur à répartition en longueur d'onde combine le signal lumineux et la lumière de pompage dans la fibre dopée à l'erbium. L'isolateur optique assure une transmission unidirectionnelle de la lumière pour éviter que les réflexions de la lumière forment des oscillations optiques et que la lumière de rétroaction provoque des perturbations dans l'état de fonctionnement du signal laser. Le rôle du filtre optique est de filtrer le bruit ASE dans l'amplificateur optique et d'améliorer le rapport signal sur bruit de l'EDFA. Habituellement EDFA a trois types de pompe : pompe co-directionnelle, pompe inversée et pompe bidirectionnelle. Afin de s'assurer que l'amplification de l'EDFA est constante (c'est-à-dire l'amplificateur linéaire du préamplificateur et de la ligne) ou que la puissance de sortie est constante (c'est-à-dire l'amplificateur de puissance saturante à l'extrémité émettrice), il est nécessaire de concevoir un circuit auxiliaire pour surveiller la puissance d'entrée et de sortie de l'EDFA, ainsi que la source de pompage. Le statut de travail est surveillé et contrôlé. Selon les résultats de la surveillance, les paramètres de fonctionnement de la source lumineuse de la pompe sont ajustés de manière appropriée pour que l'EDFA fonctionne dans un état optimal. De plus, la section de circuit auxiliaire comprend également des circuits pour les fonctions de protection telles que le contrôle automatique de la température et le contrôle automatique de la puissance.
Performances de base de l'amplificateur à fibre dopée à l'erbium (EDFA) :
Les performances de base de l'EDFA se reflètent dans le gain, la puissance de sortie et le bruit, ainsi que la bande passante et l'égalisation.
1. Caractéristiques de gain Les caractéristiques de gain représentent la capacité d'amplification du rapport de la puissance de sortie de l'amplificateur optique à la puissance d'entrée. Elle est liée à différents facteurs, généralement exprimés en dB, et le facteur d'amplification couramment utilisé est de 15 à 40 dB. En général, le gain est directement lié à la puissance de pompe et également à la longueur de la fibre dopée à l'erbium. La meilleure valeur peut être trouvée par l'expérience.
2. Caractéristiques de la puissance de sortie Pour un amplificateur optique linéaire idéal, le signal optique peut être amplifié et émis avec le même gain quelle que soit la puissance optique d'entrée. Afin d'assurer cette condition, généralement uniquement lorsqu'un petit signal optique est entré, la sortie du signal optique amplifié par un gain suffisant est insuffisante pour réduire le nombre de particules du niveau d'énergie de la puissance de pompe injectée dans le laser. Cependant, lorsque la puissance optique d'entrée est suffisamment grande, la puissance injectée est insuffisante pour compenser la puissance de sortie après amplification, de sorte que le nombre de particules inversées est saturé et réduit, et donc la puissance optique de sortie est diminuée, ce qui affecte la diminution du facteur d'amplification, c'est-à-dire la saturation du gain. , de sorte que l'amplification entre dans la région de saturation d'amplification non linéaire. La puissance de sortie maximale de l'EDFA est généralement exprimée sous la forme d'une puissance de sortie saturée de 3 dB, ce qui correspond à la puissance de sortie lorsque le gain de saturation chute de 3 dB, reflétant la capacité de sortie de puissance maximale de l'EDFA. Les caractéristiques de sortie de saturation de l'EDFA sont liées à la puissance de la pompe, à la longueur de la fibre dopée à l'erbium et à la structure. Plus la puissance optique de pompe est élevée, plus la puissance de sortie saturée à 3 dB est élevée ; plus la longueur de la fibre dopée à l'erbium est longue, plus la puissance de sortie saturée de 3 dB est élevée.
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