ما هو edfa (erbium - مضخم الألياف المخدر)
EDFA هو جهاز بصري نشط يضخّم الإشارات البصرية الضعيفة 1550nm عن طريق تعاطيها في جوهر الألياف البصرية مع عنصر أرضي نادر "Erbium (ER) ، مع استخدام تأثير الانبعاث المحفز لأيونات erbium.
الميزات الرئيسية:ضوضاء منخفضة ، مكاسب عالية ، نطاق ترددي واسع
الموانئ:
1. منفذ إدخال الإشارة (في): قم بتوصيل إشارة 1550 نانومتر الضعيفة التي يجب تضخيمها (مثل الإشارة بعد فقدان نقل الألياف البصرية ، أو الإشارة الضعيفة قبل المتلقي). عادة ما تكون طاقة الإدخال -30 إلى -10 ديسيبل ويجب أن تتطابق مع نوع الألياف البصرية (على سبيل المثال ، SMF -28).
2. منفذ إخراج الإشارة (OUT): يخرج إشارة 1550NM تضخيم (للنقل أو الاستقبال اللاحق). تتراوح طاقة الخرج عادة بين 0 إلى 20 ديسيبل (مستوى ميليوات) ، مع تصميم انعكاس منخفض (لتجنب تداخل عودة الإشارة).
3. منفذ المضخة: يتصل بالليزر المضخة لتوفير طاقة الإثارة لأيونات erbium (منفذ إدخال الطاقة الأساسي). أطوال موجات المضخة الرئيسية: 980 نانومتر (ضوضاء منخفضة) أو 1480 نانومتر (ربح مرتفع) ؛ PUMP Power 100 ~ 500MW.
4. منفذ المراقبة (MON): يستخرج 1 ٪ ~ 5 ٪ من إشارة الخرج من أجل مراقبة الوقت الحقيقي- لقوة الإشارة المتضخمة واستقرار الطول الموجي (للاستخدام التشغيلي). تكون قوة الإخراج أقل بكثير من الإشارة الرئيسية (عادة -20 ~ -10dbm) ، والتي لا تؤثر على نقل الإشارة الرئيسية.
مبدأ التشغيل:
1. الإثارة المضخة (حقن الطاقة) يضخ مضخة الليزر 980 نانومتر/1480 نانومتر من خلال "منفذ المضخة" ، وأيونات er⁺ ⁺ في الأساس تمتص طاقة الضخ ، والانتقال من الحالة الأرضية (4i₁₅/₂) إلى مضخات عالية - (980nm pump → 4i₁₁ ؛
2. انعكاس السكان (حالة التضخيم) تعتبر أيونات الطاقة العالية - غير مستقرة للغاية وتنخفض بسرعة إلى حالة مستقلة (4i₁₃/₂) عبر "غير- التحولات الإشعاعية" (مع عمر 10 مللي ثانية ، مما يسمح لفترة طويلة-}} عندما يتجاوز عدد أيونات ER⁺⁺ في الحالة القابلة للانفصال بشكل كبير عدد أيونات الحالة الأرضية ، يحدث "انعكاس السكان" (حالة أساسية للتضخيم البصري).
3. تضخيم الإشارة (الانبعاثات المحفزة) ضوء إشارة 1550nm الذي يحتاج إلى تضخيم يدخل الألياف - المخدر من خلال "منفذ الإدخال". تتوافق طاقة الفوتون في ضوء الإشارة بشكل مثالي مع طاقة الانتقال من الحالة القابلة للنقل إلى الحالة الأرضية للأيونات Er⁺⁺ ، مما يثير أيونات Er⁺⁺ القابلة للانتقال بسرعة إلى الحالة الأرضية وإطلاق فوتونات جديدة متطابقة في التردد ، والمرحلة ، والاستقطاب إلى ضوء الإشارة ؛ تتحد هذه الفوتونات الجديدة بشكل فائق مع ضوء الإشارة الأصلي ، مما يحقق "تضخيمًا أسيًا" لقوة الإشارة ، والذي يتم إخراجه في النهاية من خلال "منفذ الإخراج".
التطبيقات:
1. Long - شبكة العمود الفقري للاتصال الألياف الضوئية المسافة ، بمثابة "مضخم خط" ، تم نشره في الكابلات البصرية بين المدن والكابلات البصرية للتعويض عن توهين الإشارة.
2. محطة اتصال الألياف الضوئية ، حيث تعمل نهاية المستقبِل كضخم قبل- لتضخيم الإشارات الضعيفة ، مما يعزز حساسية الاستلام لمحطات الأساس المتنقلة ومؤسسة البصرية.
3. في أنظمة CATV (تلفزيون الكابل) ، تضخيم إشارات التلفزيون في نطاق الطول الموجي 1550nm لتحقيق تغطية لمئات الكيلومترات ، وتجنب تدهور جودة الصورة بسبب التوهين.
4. أنظمة استشعار الألياف الضوئية ، تضخيم الإشارات البصرية الضعيفة من أجهزة استشعار الإجهاد ومستشعرات درجة الحرارة ، مثل مراقبة الوقت الحقيقية- للجسور وخطوط أنابيب الزيت والغاز ، مما يمتد مسافة الاستشعار (تصل إلى أكثر من 100 كيلومتر).
ما هو eydfa (erbium - ytterbium co - مضخم الألياف المخدر)
تعاطي كل من أيونات erbium وأيونات ytterbium في قلب الألياف البصرية ، مع استخدام آلية أيونات ytterbium "تمتص الضوء بكفاءة ونقل الطاقة إلى أيونات erbium ،" يحقق أجهزة تضخيم الإشارة البصرية عالية الطاقة في شريط طول طول 1550NM ، مما يؤدي إلى حدود طاقة EDFA.
الميزات الرئيسية:بالمقارنة مع EDFA ، فإنه يحتوي على كفاءة امتصاص مضخة أعلى ، وتحمل الطاقة العالية أقوى ، وقوة الناتج العالية.
الموانئ:
1. منفذ إدخال الإشارة (في): يتصل بإشارة 1550 نانومتر (إشارة طاقة ضعيفة أو متوسطة) ، مع نطاق طاقة إدخال أوسع (-20 إلى 0DBM) وتحمل الطاقة العالي (لتجنب الاحتراق).
2. منفذ إخراج الإشارة (OUT): يخرج إشارة عالية 1550 نانومتر (لتطبيقات الليزر أو انتقال الطاقة العالي) ، مع طاقة الإخراج تتراوح من 1W إلى 1 كيلو واط (من وات إلى مستوى كيلووات) ، والتي تتطلب موصلات عالية الطاقة (مثل إصدار الطاقة العالية FC/APC) ، مع حماية الحرق والوقاية من تسرب الضوء.
3. منفذ المضخة: يمكن حقن مضخات متعددة في تركيبة لزيادة طاقة المضخة الكلية (جوهر إنتاج الطاقة العالي). أطوال موجات المضخة السائدة: 808nm (تكلفة منخفضة) أو 915 نانومتر (كفاءة عالية) ؛ طاقة مضخة واحدة من 5 إلى 20 واط ، يمكن أن تصل الطاقة الكلية لمضخات متعددة إلى أكثر من 50 واط.
4. منفذ المراقبة/التحكم: ① يراقب الطاقة ودرجة الحرارة (لتجنب ارتفاع درجة الحرارة) ؛ ② وحدة التحكم الخارجية لضبط طاقة المضخة/كسب. يستخلص منفذ المراقبة من 0.1 ٪ إلى 1 ٪ من الإشارة (لتجنب التأثير على إنتاج الطاقة العالي) ؛ يدعم منفذ التحكم بروتوكول RS485/Ethernet.
مبدأ التشغيل:
1. الإثارة المضخة (تفضيل ytterbium ion) multi - مضخة الليزر حقن مضخة الضوء عند 808nm/915nm من خلال "منفذ المضخة". تمتص أيونات ytterbium (yb⁺⁺) في جوهر الألياف الطاقة بشكل تفضيلي ، والانتقال من الحالة الأرضية (²f₇/₂) إلى الحالة المتحمس (²f₅/₂).
2. نقل الطاقة (ytterbium إلى erbium) لا تنبع أيونات ytterbium المتحمسة مباشرة الفوتونات ؛ بدلاً من ذلك ، يقومون بنقل الطاقة بكفاءة إلى أيونات erbium المجاورة (ER⁺⁺) من خلال "غير- نقل الطاقة الإشعاعية" ، مما يسمح لأيونات erbium بالانتقال من الحالة الأرضية (4i₁₅/₂) إلى حالة قابلة للإنصاف (4i₁₃/₂). تتناول هذه الخطوة انخفاض الكفاءة للامتصاص المباشر لضوء المضخة في EDFA وتجنب نفايات الطاقة الناتجة عن تركيزات عالية من أيونات erbium.
3. تضخيم الإشارة (انبعاث أيون Erbium) يتسق مع EDFA: يثير ضوء الإشارة 1550NM أيونات erbium القابلة للانتقال إلى الانتقال ، مع إطلاق التردد - الفوتونات المتطابقة لتحقيق تضخيم الإشارة. نظرًا للطاقة الأقوى التي يتم نقلها بواسطة أيونات ytterbium ، يمكن أن تدعم إخراج إشارة الطاقة الأعلى (مستوى Watt - / Kilowatt -).
التطبيقات:
1. High - تواصل ألياف الطاقة ، المستخدم كـ "مضخم طاقة" لشبكات منطقة متروبوليتان وشبكات الوصول ، يعزز إجمالي طاقة الإخراج لإشارات القناة المتعددة - ، كما هو الحال في الشبكات الضوئية في الضواحي التي تغطي أكثر من 50 كيلومترًا.
2. الصناعي - ليزر الألياف الصف ، يعمل كأجهزة تضخيم أساسية ، كيلووات - المستوى 1550NM ليزر المستخدمة في قطع المعادن (الفولاذ المقاوم للصدأ ، سبيكة الألومنيوم) ، اللحام ، والمعالجة السطحية (مثل تصنيع السيارات ، الفضاء الجوي).
3. معدات الليزر الطبية ، إخراج الليزر على مستوى وات- المستخدمة في جراحة العيون (مثل علاج إعتام عدسة العين) ، فإن العلاجات الجلدية (مثل إزالة الصبغ ، إزالة الشعر) - طول الموجة 1550nm تغلغل الأنسجة المعتدلة في جسم الإنسان.
4. التواصل البصري للفضاء ، حيث يعمل Eydfa كضخم طاقة المحطة الأرضية في القمر الصناعي - إلى - اتصالات ليزر الأرض ، وإخراج إشارات الطاقة العالية - للتغلب على فقدان الغلاف الجوي ، مثل نقل بيانات الليزر من الساتيل البايدو.
5. في مجال البحث العلمي ، المستخدم في التحليل الطيفي الليزر ، lidar (مثل مراقبة الملوثات في الغلاف الجوي) ، وكمصدر لقيادة الليزر للانصهار الحبار بالقصور الذاتي (ICF).
| إيدا | eydfa | |
|---|---|---|
| عناصر المنشطات | erbium ion (er⁺⁺) | erbium ion (er⁺⁺) ytterbium ion (yb⁺⁺) |
| بنية الميناء | 1 في 1 من 1-2 مضخة 1 مراقبة | 1 في 1 من 2-4 مضخات 1-2 شاشات منافذ التبريد |
| ضخ الطول الموجي / الكفاءة | 980nm/1480nm ، كفاءة منخفضة | 808nm/915nm ، كفاءة عالية (5-10 أضعاف الكفاءة من EDFA) |
| طاقة الإخراج | 0.1-100MW | 1W-1KW |
| رقم الضوضاء (NF) | 3-5DB (مناسبة لتضخيم الإشارة الضعيفة) | 5 - 8db (غير مناسب للضوضاء المنخفضة للضوضاء المسبقة) |
| المزايا الأساسية | ضوضاء منخفضة وعرض نطاق واسع ومناسبة للاتصال | طاقة عالية ، كفاءة عالية ، استقرار عالية |
| سيناريوهات التطبيق | Long - ترحيل الاتصالات عن بعد ، أمامي مستقبل - التضخيم النهائي ، catv | الليزر الصناعي ، الاتصالات عالية السلطة ، الليزر الطبي ، البحث العلمي |
