Vad är EDFA och Eydfa?

EDFA är en aktiv optisk anordning som förstärker svaga 1550 nm optiska signaler genom att dopning av kärnan i en optisk fiber med sällsynt jordelement "erbium (ER)", med användning av den stimulerade emissionseffekten av erbiumjoner.

Nyckelfunktioner:Låg brus, hög förstärkning, bred bandbredd

Hamnar:

1. Signalingångsport (in): Anslut den svaga 1550nm -signalen som måste förstärkas (såsom signalen efter överföringsförlust efter optisk fiber, eller den svaga signalen före mottagaren). Ingångseffekten är vanligtvis -30 till -10 dBm och måste matcha typen av optisk fiber (t.ex. SMF -28).

2. Signalutgångsport (OUT): Mata ut den förstärkta 1550 nm -signalen (för efterföljande överföring eller mottagning). Utgångseffekten är vanligtvis mellan 0 till 20dbm (Milliwatts nivå), med en låg reflektionsdesign (för att undvika signalavkastningsstörning).

3. Pumpport: Ansluter till pumplaseren för att tillhandahålla excitationsenergi för Erbium -jonerna (kärnenergiingångsporten). Huvudpumpvåglängder: 980Nm (lågt brus) eller 1480Nm (hög förstärkning); Pumpkraft 100 ~ 500 mW.

4. Övervakningsport (MON): Extrakt 1% ~ 5% av utgångssignalen för verklig - Tidsövervakning av den amplifierade signalens kraft och våglängdsstabilitet (för driftsbruk). Utgångseffekten är mycket lägre än huvudsignalen (vanligtvis -20 ~ -10dbm), vilket inte påverkar överföringen av huvudsignalen.

Driftsprincip:

1. Pump Excitation (Energy Injection)The pump laser injects 980nm/1480nm pump light through the "pump port," and the Er³⁺ ions in the core absorb the pumping energy, transitioning from the ground state (4I₁₅/₂) to a high-energy excited state (980nm pump → 4I₁₁/₂; 1480nm pump → 4I₉/₂).

2. Befolkningsinversion (villkor för amplifiering) Den höga - Energi er³⁺joner är mycket instabila och släpper snabbt till ett metastabilt tillstånd (4i₁₃/₂) via "non - radiative övergångar" (med en livstid på cirka 10 ms, tillåter för lång - termiska); När antalet ER³⁺joner i metastabla tillstånd avsevärt överskrider det för marktillståndsjonerna, inträffar en "befolkningsinversion" (ett kärntillstånd för optisk amplifiering).

3. Signalförstärkning (stimulerad emission) Signlampan med 1550 nm som måste förstärkas kommer in i erbium - dopad fiber genom "ingångsporten." Fotonenergin i signalljuset matchar perfekt övergångsenergin från det metastabla tillståndet till marktillståndet för ER³ -jonerna, spännande de metastabla ER³⁺jonerna för att snabbt övergå till marktillståndet och frigöra nya fotoner som är identiska i frekvens, fas och polarisering till signal ljus; Dessa nya fotoner kombinerar superledande med det ursprungliga signalljuset och uppnår "exponentiell amplifiering" av signalkraften, som i slutändan matas ut genom "utgångsporten."

Applikationer:

1. Lång - Avstånd Optisk fiberkommunikationskommunikationsnätverk, som fungerar som en "linjeförstärkare", distribuerad i intercity och transoceaniska optiska kablar för att kompensera för signaldämpning.

2. Optisk fiberkommunikationsterminal, där mottagarens slut fungerar som en pre - -förstärkare för att förstärka svaga signaler, vilket förbättrar den mottagande känsligheten för mobila basstationer och optiska modem.

3. I CATV (kabel -tv) -system, förstärker tv -signaler i våglängdsintervallet 1550 nm för att uppnå täckning i hundratals kilometer, vilket undviker nedbrytning av bildkvalitet på grund av dämpning.

4. Optiska fiberavkänningssystem, förstärker svaga optiska signaler från stam- och temperatursensorer, såsom verkliga - tidsövervakning av broar och olje- och gasledningar, vilket sträcker sig av avkänning avstånd (upp till över 100 kilometer).

Dopning av både erbiumjoner och yttbiumjoner i den optiska fiberkärnan, med användning av mekanismen för ytterbiumjoner "som effektivt absorberar pumpljus och överföring av energi till erbiumjoner", uppnår optiska signalamplifieringsanordningar med 1550 nm.

Nyckelfunktioner:Jämfört med EDFA har den högre pumpsabsorptionseffektivitet, starkare högeffekttolerans och högre utgångseffekt.

Hamnar:

1. Signalingångsport (in): Ansluter till 1550 nm signal (svag eller medeleffekt signal), med ett bredare ingångseffektintervall (-20 till 0dBm) och högeffekttolerans (för att undvika att brinna ut).

2. Signalutgångsport (OUT): Utgångar med hög effekt 1550 nm -signal (för laserapplikationer eller hög effektöverföring), med utgångseffekt som sträcker sig från 1W till 1 kW (från Watt till Kilowatt -nivå), vilket kräver höga effektanslutningar (såsom FC/APC hög effektversion), med brännskydd och lätt läckage förebyggande.

3. Pumpport: Flera pumpar kan injiceras i kombination för att öka den totala pumpkraften (kärnan i hög effekt). Mainstream pumpvåglängder: 808nm (låg kostnad) eller 915Nm (hög effektivitet); Enkel pumpkraft på 5 till 20W, den totala effekten för flera pumpar kan nå över 50W.

4. Övervakning/kontrollport: ① Övervakar utgångseffekt och temperatur (för att undvika överhettning); ② Extern kontrollmodul för justering av pumpkraft/förstärkning. Övervakningsporten extraherar 0,1% till 1% av signalen (för att undvika att påverka hög effekt); Kontrollporten stöder Rs485/Ethernet -protokollet.

Driftsprincip:

1. Pumpens excitation (Ytterbium jon preferens) Multi - pumplasrar Injiceringspumpljus vid 808nm/915Nm genom "pumpporten". Ytterbiumjonerna (Yb³⁺) i fiberkärnan absorberar företrädesvis energi och övergår från marktillståndet (²f₇/₂) till det upphetsade tillståndet (²f₅/₂).

2. Energiöverföring (Ytterbium till erbium) De upphetsade ytterbiumjonerna avger inte direkt fotoner; Istället överför de effektivt energi till angränsande erbiumjoner (Er³⁺) genom "icke - strålningsenergiöverföring", vilket gör att erbiumjonerna kan övergå från marktillståndet (4i₁₅/₂) till ett metastiskt tillstånd (4i₁₃/₂). Detta steg behandlar den låga effektiviteten för erbiumjon direkt absorption av pumpljus i EDFA och undviker energiavfall orsakat av höga koncentrationer av erbiumjoner.

3. Signalamplifiering (Erbiumjon stimulerad emission) I överensstämmelse med EDFA: 1550nm signalljus lockar metastabla erbiumjoner till övergången, frigör frekvens - matchade fotoner för att uppnå signalamplifiering. På grund av den starkare energi som överförs av ytterbiumjoner kan den stödja högre effektsignalutgång (Watt - nivå / kilowatt - nivå).

Applikationer:

1. Hög - Power Fiber Communication, som används som en "Power Amplifier" för Metropolitan Area Networks och Access Networks, förbättrar den totala utgångseffekten för multi - kanalsignaler, till exempel i förortsoptiska nätverk som täcker mer än 50 kilometer.

2. Industrial - klassfiberlasrar, som fungerar som kärnamplifieringsanordningar, utgång kilowatt - nivå 1550 nm -lasrar som används för metallskärning (rostfritt stål, aluminiumlegering), svetsning och ytbehandling (såsom biltillverkning, aerospace).

3. Medicinsk laserutrustning, utmatning av watt - Lasrar som används för oftalmisk kirurgi (såsom kataraktbehandling), dermatologiska behandlingar (såsom pigmenteringsborttagning, hårborttagning) - 1550 nm våglängd har måttlig vävnadspenetration i mänsklig kropp med minimal skada.

4. Space Optical Communication, där EYDFA fungerar som markstationens kraftförstärkare i satellit - till - mark laserkommunikation, och matar med hög - Power -signaler för att övervinna atmosfärisk förlust, såsom laserdataöverföring från beidou satelliter.

5. Inom vetenskaplig forskning, som används för laserspektralanalys, LiDAR (såsom atmosfärisk förorenande övervakning) och som en laserkörningskälla för tröghetsinneslutning (ICF).