Prinzip und Struktur des Erbium dotierten Faser verstärkers

Der Erbium-dotierte Faser verstärker ist ein optischer Verstärker aus Glasfaser, der mit seltenem Metall erbium dotiert ist. Die Erbium-dotierten Faser verstärker sind in den heutigen Hoch geschwindigkeit kommunikation systemen und Wellenlängen multiplex systemen, die im 1550-nm-Fenster arbeiten, zu sehr wichtigen Geräten geworden. Der Erbium-dotierte Faser verstärker war in den letzten zehn Jahren ein Durchbruch der opto elektronischen Technologie im Informations bereich der Welt. Sein Aussehen hat zur Revolution der optischen Kommunikation stech no logie geführt. Es ist der wichtigste Teil der drei Kernte chno logien einschl ießlich derEdfa erbium dotierter faser verstärker, Wellenlängen multiplex und Faser dispersion kompensation stech no logie.

. Das Prinzip des Erbium dotierten Faser verstärkers

Wenn das Lasermedium mit Energie versorgt wird, um es in den angeregten Zustand zu versetzen, erzeugt es das Phänomen der stimulierten Lichtstrahl ung. Wenn die Bedingungen für kontinuierlich stimulierte Strahlung erfüllt werden können und das Eingangs licht zum Erfassen verwendet wird, kann ein stärkeres Ausgangs licht erhalten werden, um einen Verstärkungs effekt zu erzielen. Der Verstärkungs effekt des Erbium-dotierten Faser verstärkers wird durch die Wechsel wirkung von Er3 (Erbium ionen) durch die Übertragung von Signal licht mit einer Wellenlänge von 1550nm in der erbium dotierten Glasfaser erzeugt. Der Energie zustand von Er3 in erbium dotierter Glasfaser kann nicht kontinuierlich ausgewertet werden. Es kann nur in einer Reihe von diskreten Energie zuständen sein. Diese Energie zustände werden Energien iveaus genannt. Wenn Er3 nicht angeregt wird, befindet es sich im niedrigsten Energien iveau, dem Grundzustand E1.

Durch das Einspritzen von ausreichend starkem Pump licht in die mit Erbium dotierte Glasfaser kann die meisten E1-Ionen im Grundzustand in den Hoch energie zustand E3 gepumpt werden. und die Er3-Ionen in der E3 werden ohne Strahlung schnell in den meta stabilen Zustand E2 übertragen. Das Er3-Ion hat eine längere Lebensdauer des Niveaus im meta stabilen Zustand. Durch das kontinuierliche Pumpen nimmt die Anzahl der E2-Partikel kontinuierlich zu, so dass die Anzahl der E1-und E2-Partikel umgekehrt wird, das heißt, die Anzahl der Partikel in E2 ist höher als die in E1. Wenn das Signal photon die mit Erbium dotierte Glasfaser passiert, interagiert es mit Er3-Ionen, um einen stimulierten Emissions effekt zu erzeugen. Das Er3-Ion von E2 geht zu E1 über und erzeugt Photonen genau so wie die Photonen im einfallenden Signal licht, wodurch die Anzahl der Signal photonen stark erhöht und ein verstärkender Effekt gespielt wird.

Der meta stabile Zustand und der Grundzustand des Er3-Ions haben eine bestimmte Breite, so dass der Verstärkungs effekt des Erbium-dotierten Faser verstärkers einen bestimmten Wellenlängen bereich hat und sein typischer Wert 1530 bis 1570nm beträgt. Wenn sich das Er3-Ion in E2 befindet, wird neben stimulierter Strahlung und stimulierter Absorption auch spontane Strahlung erzeugt, die spontan von E2 nach E1 übergeht und ein Photon mit einer Wellenlänge von 1550nm emittiert. Dieses Photon unter scheidet sich vom Signal licht und bildet das Rauschen des Erbium-dotierten Faser verstärkers. Wenn die optische Eingangs leistung des Erbium-dotierten Faser verstärkers gering ist, erzeugt die starke selbst erregte Strahlung großes Rauschen.

Wiss. Die Struktur des Erbium dotierten Faser verstärkers

Die Erbium-dotierten Faser verstärker bestehen im Allgemeinen aus fünf Grund teilen, nämlich Erbium-dotierter Glasfaser, Pump lichtquelle, optischer passiver Vorrichtung, Steuer einheit und Überwachungs schnitts telle. Die Funktion des optischen Kopplers besteht darin, das Signal licht und das Pump licht zu kombinieren, was im Allgemeinen durch einen Wellenlängen multiplexer realisiert wird. Die Funktion des optischen Isolators besteht darin, die Licht reflexion zu unterdrücken, um den stabilen Betrieb des Faser verstärkers sicher zustellen. Es muss einen geringen Einfügung verlust aufweisen, unabhängig von der Polarisation sein und eine Isolation von besser als 40dB aufweisen. Die Funktion des optischen Filters besteht darin, den Einfluss des durch die spontane Strahlung erzeugten Rauschens auf das System zu reduzieren. Die Steuer einheit steuert die Arbeit des Glasfaser verstärkers in Echtzeit, und die Überwachungs einheit liefert Informationen zum Arbeits status.