C-Band Erbium-dotierter Faser kleiner Signalverstärker

Arbeitsprinzip

Erbium dotierte Faser ist die Kernkomponente von PA -Verstärkern, die optische Signale durch Dotieren des Seltenerdelements Erbium (ER) in den Faserkern verstärkt. Erbiumionen haben eine spezielle Energieniveaustruktur, und wenn sie von Pumpenlicht angeregt werden, wechseln sie von niedrigen Energieniveaus auf hohe Energieniveaus. Wenn das Signallicht durch eine ERBIUM-dotierte Faser führt, werden hochenergische Erbiumionen so stimuliert, dass sie Photonen mit derselben Phase, der Frequenz und dem Polarisationszustand wie das Signallicht emittieren, wodurch die Intensität des Signallichts verstärkt und die Amplifikation erreicht wird.

Pumplicht ist eine Lichtquelle, die Energie für Erbiumionen bietet, typischerweise unter Verwendung von Halbleiterlasern (z. B. 980 nm oder 1480 nm Wellenlängenlaser). Nachdem die Pumpe in die von erbium dotierte Faser eingetreten ist, interagiert sie mit Erbiumionen, was dazu führt, dass sie zu hohen Energieniveaus übergehen. Diese energiereicher Erbiumionen erzeugen Photonen, die durch stimulierte Emission mit dem Signallicht identisch sind und die Amplifikation des Signallichts erreichen. Dieser Pumpmechanismus ermöglicht es PA -Verstärkern, große optische Signale zu emittieren, ohne das Signallicht direkt in elektrische Signale umzuwandeln.

Um die Qualität des amplifizierten Signals zu gewährleisten, reduzieren PA-Verstärker das Rauschen, indem sie die Struktur von Erbium-dotierten Fasern optimiert, geeignete Wellenlängen und Kräfte der Pumpenlicht und andere Maßnahmen auswählen. Die Rauschfigur wird bei ≤ 4,5 dB gesteuert, um sicherzustellen, dass der Verstärker ein gutes Signal-Rausch-Verhältnis beibehält und gleichzeitig das Signal verstärkt und dadurch die Signalqualität verbessert.

Anwendungsszenarien

In Glasfaser-Kommunikationssystemen werden kleine Signalverstärker von C-Band-Erbium-dotierten Fasern verwendet, um den Verlust von optischen Signalen in Glasfaserverbindungen auszugleichen und die Übertragungsabstand und die Kapazität des Kommunikationssystems zu verbessern. Beispielsweise kann dieser Verstärker in U -Boot -Glasfaserkabelkommunikationssystemen die abgeschwächte optische Signalstärke effektiv wiederherstellen und die Qualität und Zuverlässigkeit der Kommunikation sicherstellen.

In Fasersensor -Netzwerken kann dieser Verstärker die schwache optische Signalausgabe durch den Sensor verstärken und die Messgenauigkeit des Sensors verbessern. Beispielsweise kann es bei Faser -Optikemperatursensoren die durch Temperaturänderungen verursachten Intensitätsänderungen amplifizieren, um die Genauigkeit der Temperaturmessung zu gewährleisten.

In Faserlasersystemen können kleine Signalverstärker von C-Band-Erbium-dotierten Fasern verwendet werden, um die Leistung von Lasersamenquellen zu erhöhen, wodurch höhere Stromversorgungslaserausgaben erzielt werden, die für Anwendungen wie Materialverarbeitung und medizinische Laserbehandlung verwendet werden können.