¿Qué son EDFA y EYDFA?

EDFA es un dispositivo óptico activo que amplifica las señales ópticas débiles de 1550 nm dopando el núcleo de una fibra óptica con el elemento de tierra rara "Erbium (ER)", utilizando el efecto de emisión estimulado de los iones erbium.

Características clave:bajo ruido, alta ganancia, ancho de banda ancho

Puertos:

1. Puerto de entrada de señal (IN): Conecte la señal débil de 1550 nm que debe amplificarse (como la señal después de la pérdida de transmisión de fibra óptica, o la señal débil antes del receptor). La potencia de entrada es típicamente -30 a -10 dBm y debe coincidir con el tipo de fibra óptica (por ejemplo, SMF -28).

2. Puerto de salida de señal (Out): emite la señal de 1550 Nm amplificada (para la transmisión o recepción posterior). La potencia de salida es típicamente entre 0 y 20dbm (nivel de miliwatts), con un diseño de baja reflexión (para evitar la interferencia de retorno de la señal).

3. Puerto de la bomba: se conecta al láser de la bomba para proporcionar energía de excitación para los iones Erbium (puerto de entrada de energía del núcleo). Longitudes de onda de la bomba principal: 980 nm (bajo ruido) o 1480 nm (alta ganancia); Potencia de bomba 100 ~ 500MW.

4. Puerto de monitoreo (MON): extrae el 1% ~ 5% de la señal de salida para el monitoreo de tiempo real - de la estabilidad de potencia y longitud de onda de la señal amplificada (para uso operativo). La potencia de salida es mucho más baja que la señal principal (generalmente -20 ~ -10dbm), lo que no afecta la transmisión de la señal principal.

Principio operativo:

1. Excitación de la bomba (inyección de energía) El láser de la bomba inyecta 980 nm/1480 nm luz de la bomba a través del "puerto de la bomba", y las iones Er³⁺ en el núcleo absorben la energía de bombeo, transición desde el estado de tierra (4i₁₅/₂) a una alta -} estado de energía excitada (bomba de 980nm → 4i₁₁/₂; 1480nm.

2. Inversión de la población (condición para amplificación) El alto - iones de energía de energía son altamente inestables y se caen rápidamente a un estado metaestable (4i₁₃/₂) a través de "no- transiciones radiativas" (con una vida de aproximadamente 10 ms, permitiendo durante mucho tiempo -} Libración de términos); Cuando el número de iones Er³⁺ en el estado metaestable excede significativamente el de los iones de estado fundamental, se produce una "inversión de la población" (una condición central para la amplificación óptica).

3. Amplificación de señal (emisión estimulada) La luz de señal de 1550 nm que debe amplificarse ingresa a la fibra dopada Erbium - a través del "puerto de entrada". La energía de los fotones de la luz de la señal coincide perfectamente con la energía de transición del estado metaestable al estado fundamental de las iones er³⁺, excitan las iones metaestables para hacer la transición rápidamente al estado fundamental y liberar nuevos fotones que son idénticos en frecuencia, fase y polarización a la luz señal; Estos nuevos fotones se combinan superconductivamente con la luz de señal original, logrando "amplificación exponencial" de la potencia de señal, que finalmente se produce a través del "puerto de salida".

Aplicaciones:

1. Long - Red de comunicación de fibra óptica de distancia, que sirve como un "amplificador de línea", implementado en cables ópticos intercity y transoceanicos para compensar la atenuación de la señal.

2. Terminal de comunicación de fibra óptica, donde el final del receptor actúa como un amplificador pre -} para amplificar las señales débiles, mejorando la sensibilidad receptora de las estaciones base móviles y los módems ópticos. En el extremo del transmisor, actúa como un amplificador de potencia para aumentar ligeramente la potencia de transmisión, como la salida de la señal óptica de las estaciones base 5G.

3. En los sistemas CATV (televisión por cable), amplificando las señales de televisión en el rango de longitud de onda de 1550 nm para lograr la cobertura de cientos de kilómetros, evitando la degradación de la calidad de la imagen debido a la atenuación.

4. Sistemas de detección de fibra óptica, amplificando señales ópticas débiles de los sensores de tensión y temperatura, como el monitoreo de tiempo real - de puentes y tuberías de petróleo y gas, extendiendo la distancia de detección (hasta más de 100 kilómetros).

Doping tanto los iones erbium como los iones de Ytterbium en el núcleo de fibra óptica, utilizando el mecanismo de los iones de Ytterbium "absorbe eficientemente la luz de la bomba y la transferencia de energía a los iones Erbium," logra los dispositivos de amplificación de señal óptica de alta potencia en la banda de longitud de onda de 1550 Nm, que rompen los límites de potencia de EDFA.

Características clave:En comparación con EDFA, tiene una mayor eficiencia de absorción de la bomba, una tolerancia de alta potencia más fuerte y una mayor potencia de salida.

Puertos:

1. Puerto de entrada de señal (in): se conecta a una señal de 1550 nm (señal de alimentación débil o media), con un rango de potencia de entrada más amplio (-20 a 0dbm) y tolerancia de alta potencia (para evitar quemarse).

2. Puerto de salida de señal (Out): Salir de alta potencia de 1550 Nm SEÑAL (para aplicaciones láser o transmisión de alta potencia), con potencia de salida que varía de 1W a 1kW (de vatios a nivel de kilovatio), que requieren conectores de alta potencia (como la versión de alta potencia FC/APC), con protección de quemaduras y prevención de fuga de luz.

3. Puerto de bomba: se pueden inyectar múltiples bombas en combinación para aumentar la potencia total de la bomba (el núcleo de alta potencia de salida). Longitudes de onda de la bomba convencional: 808 nm (bajo costo) o 915 nm (alta eficiencia); potencia de bomba única de 5 a 20W, la potencia total de múltiples bombas puede alcanzar más de 50W.

4. Monitoreo/puerto de control: ① Monitorea la potencia de salida y la temperatura (para evitar el sobrecalentamiento); ② Módulo de control externo para ajustar la alimentación/ganancia de la bomba. El puerto de monitoreo extrae 0.1% a 1% de la señal (para evitar afectar la alta potencia de salida); El puerto de control admite el protocolo RS485/Ethernet.

Principio operativo:

1. Excitación de la bomba (preferencia de iones de Ytterbium) Multi - láser de bomba inyectar luz de bomba a 808 nm/915 nm a través del "puerto de la bomba". Los iones Ytterbium (yb³⁺) en el núcleo de fibra absorben preferentemente la energía, transición desde el estado fundamental (²F₇/₂) al estado excitado (²F₅/₂).

2. Transferencia de energía (Ytterbium a Erbium) Los iones itterbium excitados no emiten directamente fotones; En cambio, transfieren eficientemente energía a iones Erbium adyacentes (er³⁺) a través de "no - transferencia de energía radiativa", lo que permite que los iones erbium pasen del estado fundamental (4i₁₅/₂) a un estado metaestable (4i₁₃/₂). Este paso aborda la baja eficiencia de la absorción directa de iones de erbio de la luz de la bomba en EDFA y evita los desechos de energía causados ​​por altas concentraciones de iones erbium.

3. Amplificación de señal (emisión estimulada por iones de erbio) consistente con EDFA: la luz de señal de 1550 NM excita los iones Erbium metaestables a la transición, liberando la frecuencia - los fotones coincidentes para lograr la amplificación de la señal. Debido a la energía más fuerte transferida por los iones Ytterbium, puede soportar una salida de señal de potencia más alta (Watt - nivel / kilovatiot -).

Aplicaciones:

1. High - Power Fiber Communication, utilizada como un "amplificador de potencia" para las redes de área metropolitana y las redes de acceso, mejora la potencia de salida total de las señales de canal Multi -, como en las redes ópticas suburbanas que cubren más de 50 kilómetros.

2. Industrial -} Láseres de fibra de grado, que sirven como dispositivos de amplificación de núcleo, kilovatio de salida - láseres de 1550 NM utilizados para corte de metal (acero inoxidable, aleación de aluminio), soldadura y tratamiento de superficie (como fabricación de automóviles, aeropacia).

3. Equipo de láser médico, láseres de nivel de vatio de salida - utilizados para cirugía oftálmica (como el tratamiento con cataratas), los tratamientos dermatológicos (como la eliminación de pigmentación, la depilación) - La longitud de onda de 1550 Nm tiene una penetración moderada en el tejido en el cuerpo humano con daño minimal.

4. Comunicación óptica espacial, donde EYDFA actúa como el amplificador de potencia de la estación terrestre en satélite - a - comunicaciones láser de tierra, produciendo altas - señales de potencia para superar la pérdida atmosférica, como la transmisión de datos láser de satélites de beidou.

5. En el campo de la investigación científica, utilizado para el análisis espectral láser, LIDAR (como el monitoreo de contaminantes atmosféricos) y como una fuente de conducción láser para la fusión de confinamiento inercial (ICF).