C-Band Erbium-dopirani vlakni Majhni ojačevalnik signala

Delovno načelo

Erbium dopirana vlakna je temeljna komponenta PA ojačevalnikov, ki poveča optične signale z dopingom redkega zemeljskega elementa Erbium (ER) v jedro vlakna. Erbijevi ioni imajo posebno strukturo energije, in ko vzbujajo svetlobo črpalke, prehajajo iz nizke ravni energije v visoko energijsko raven. Ko signalna svetloba prehaja skozi erbijsko dopirano vlakno, se visokoenergijski erbijevi ioni stimulirajo, da oddajajo fotone z isto fazo, frekvenco in polarizacijo kot signalno svetlobo, s čimer se poveča intenzivnost signalne svetlobe in doseže ojačitev.

Svetloba črpalke je svetlobni vir, ki zagotavlja energijo za erbijeve ione, običajno z uporabo polprevodniških laserjev (na primer 980Nm ali 1480Nm laserjih valovne dolžine). Ko luč črpalke vstopi v vlakna, dopirana z erbijem, deluje z erbijevimi ioni, zaradi česar prehaja na visoko energijsko raven. Ti visokoenergijski erbijevi ioni ustvarjajo fotone, enake signalni svetlobi s stimulirano emisijo, pri čemer dosežejo amplifikacijo signalne svetlobe. Ta mehanizem za črpanje omogoča, da PA ojačevalniki oddajajo velike optične signale, ne da bi neposredno pretvorili signalno luč v električne signale.

Da bi zagotovili kakovost ojačanega signala, PA ojačevalniki zmanjšujejo hrup z optimizacijo strukture vlaken, dopiranih z erbijem, pri izbiri ustreznih valovnih dolžin in moči črpalke in drugih ukrepov. Slika hrupa je nadzorovana pri ≤ 4,5 dB, da se zagotovi, da ojačevalnik ohrani dobro razmerje med signalom in šumom, hkrati pa ojača signal in s tem izboljša kakovost signala.

Scenariji prijave

V sistemih za optično komunikacijo v vlaknih se uporabljajo mali signalni ojačevalniki, dopirani z erbijem, za kompenzacijo izgube optičnih signalov v optičnih povezavah vlaken, izboljšajo razdaljo prenosa in zmogljivosti komunikacijskega sistema. Na primer, v sistemih za optične kabelske komunikacije podmornic lahko ta ojačevalnik učinkovito obnovi oslabljeno optično moč signala, kar zagotavlja kakovost in zanesljivost komunikacije.

V omrežjih optičnih vlaken lahko ta ojačevalnik poveča šibek optični izhod signala s senzorjem in tako izboljša natančnost merjenja senzorja. Na primer, v optičnih temperaturnih senzorjih vlaken lahko okrepi spremembe intenzivnosti optičnih signalov, ki jih povzročajo temperaturne spremembe, kar zagotavlja natančnost merjenja temperature.

V laserskih sistemih vlaken se lahko za povečanje moči laserskih virov semen uporabijo majhni signalni ojačevalniki, dopirani z erbijem, in s tem pridobijo večje laserske izhode moči, ki jih je mogoče uporabiti za aplikacije, kot sta obdelava materiala in medicinsko lasersko zdravljenje.