Principio y estructura del amplificador de fibra dopada erbio

El amplificador de fibra dopada erbio es un amplificador óptico hecho de fibra óptica dopada con erbio metálico raro. Los amplificadores de fibra dopada erbio se han convertido en dispositivos muy importantes en los sistemas de comunicación de alta velocidad y los sistemas de multiplexación por División de Longitud de onda de hoy en día, trabajando en la ventana de 1550nm. El amplificador de fibra dopada erbio ha sido un gran logro de la tecnología optoelectrónica en el campo de la información en el mundo en los últimos diez años. Su aparición ha llevado a la revolución de la tecnología de comunicación óptica. Es la parte más importante de las tres tecnologías centrales, incluida laAMPLIFICADOR DE fibra dopada erbio EDFA, Multiplexación por división de longitud de onda y tecnología de compensación de dispersión de fibra.

Ⅰ. El principio del amplificador de fibra dopada erbio

Cuando el medio láser se suministra con energía para hacerlo en estado excitado, producirá el fenómeno de la radiación de luz estimulada. Si se pueden cumplir las condiciones para la radiación estimulada continua, y la luz de entrada se utiliza para detectar, entonces se puede obtener una luz de Salida más fuerte para reproducir un efecto de amplificación. El efecto de amplificación del amplificador de fibra dopada con erbio se genera mediante la interacción de Er3 (iones de erbio) a través de la transmisión de luz de señal con una longitud de onda de 1550nm en la fibra óptica dopada con erbio. El estado energético de Er3 en la fibra óptica dopada con erbio no se puede evaluar continuamente. Solo puede estar en una serie de estados de energía discretos. Estos estados de energía se llaman niveles de energía. Cuando Er3 no está excitado, está en el nivel de energía más bajo, que es el estado fundamental E1.

La inyección de luz de la bomba suficientemente fuerte en el erbio dopado fibra óptica puede bombear la mayoría de los iones E1 en el estado fundamental al estado de alta energía E3, y los iones Er3 EN EL E3 se transfieren rápidamente al Estado metaestable E2 sin radiación. El Ion Er3 tiene una vida útil más larga del nivel en el Estado metaestable. Debido al bombeo continuo, el número de partículas E2 aumenta continuamente, de modo que el número de partículas E1 y E2 se invierte, es decir, el número de partículas en E2 es mayor que el de E1. Cuando el fotón de señal pasa a través de la fibra óptica dopada con erbio, interactúa con los iones Er3 para producir un efecto de emisión estimulado. El Ion Er3 de E2 pasa a E1 y genera fotones exactamente igual que los fotones en la luz de señal incidente, aumentando así en gran medida el número de fotones de señal y produciendo un efecto de amplificación.

El estado metaestable y el estado fundamental del ion Er3 tiene un cierto ancho, de modo que el efecto amplificador del amplificador de fibra dopada con erbio tiene un cierto rango de longitud de onda, y su valor típico es de 1530 a 1570nm. Cuando el ion Er3 está en E2, además de la radiación estimulada y la absorción estimulada, también se genera radiación espontánea, que pasa espontáneamente de E2 a E1, y emite un fotón con una longitud de onda de 1550nm. Este fotón es diferente de la luz de señal y constituye el ruido del amplificador de fibra dopada erbio. Si la potencia óptica de entrada del amplificador de fibra dopada erbio es baja, la fuerte radiación autoexcitada producirá un gran ruido.

Ucen. La Estructura del amplificador de fibra dopada erbio

Los amplificadores de fibra dopada con erbio generalmente constan de cinco partes básicas, a saber, fibra óptica dopada con erbio, fuente de luz de la bomba, dispositivo óptico pasivo, unidad de control e interfaz de monitoreo. La Función del acoplador óptico es combinar la luz de señal y la luz de la bomba, que generalmente se realiza mediante un multiplexor de División de Longitud de onda. La Función del aislador óptico es suprimir la reflexión de la luz para garantizar el funcionamiento estable del amplificador de fibra. Debe tener una baja pérdida de inserción, ser independiente de la polarización y tener un aislamiento mejor que 40dB. La función del filtro óptico es reducir la influencia del ruido generado por la radiación espontánea en el sistema. La Unidad de Control controla el trabajo del amplificador de refuerzo de fibra óptica en tiempo real, y la unidad de monitoreo proporciona información de estado de trabajo.