C-kaistainen erbium-seostettu kuitu pieni signaalivahvistin

Työperiaate

Erbium -seostettu kuitu on PA -vahvistimien ydinkomponentti, joka vahvistaa optisia signaaleja seostamalla harvinaisen maametallimyymäisen elementin Erbium (ER) kuidun ytimeen. Erbium -ioneilla on erityinen energiatason rakenne, ja kun pumppuvalo kiihdytetään, ne siirtyvät alhaisesta energiatasosta korkeaan energiatasoon. Kun signaalivalo kulkee Erbium-seostetun kuidun läpi, korkeaenergiarbium-ioneja stimuloidaan pääsemään fotoneihin, joilla on sama vaihe, taajuus ja polarisaatiotila kuin signaalivalo, mikä parantaa signaalivalon voimakkuutta ja saavuttaa monistumisen.

Pumpun valo on valonlähde, joka tarjoaa energiaa Erbium -ioneille, tyypillisesti käyttämällä puolijohdelasereita (kuten 980 nm tai 1480 nm: n aallonpituuslaserit). Kun pumpun valo tulee Erbium-seostettuun kuituun, se on vuorovaikutuksessa Erbium-ionien kanssa, aiheuttaen ne siirtymään korkeaan energiatasoon. Nämä korkean energian erbiumioonit tuottavat fotonit, jotka ovat identtisiä signaalivalon kanssa stimuloidun emission avulla, saavuttaen signaalivalon monistuksen. Tämä pumppausmekanismi antaa PA -vahvistimille mahdollisuuden päästä suuriin optisiin signaaleihin muuttamatta signaalivalon suoraan sähköisignaaleiksi.

Vahvistetun signaalin laadun varmistamiseksi PA-vahvistimet vähentävät kohinaa optimoimalla Erbium-seostettujen kuitujen rakenne valitsemalla sopivat pumpun valon aallonpituudet ja voimat sekä muut mitat. Melun lukua ohjataan ≤ 4,5 dB: llä varmistaakseen, että vahvistin ylläpitää hyvää signaali-kohinasuhdetta samalla kun vahvistat signaalia, parantaen siten signaalin laatua.

Sovellusskenaariot

Kuituoptisissa viestintäjärjestelmissä C-kaista-erbium-seostettujen kuitujen pienten signaalivahvistimien avulla käytetään kompensoimaan optisten signaalien menetystä kuituoptisissa linkeissä parantamalla viestintäjärjestelmän siirtoetäisyyttä ja kapasiteettia. Esimerkiksi sukellusvenekuituoptisissa kaapelikommunikaatiojärjestelmissä tämä vahvistin voi tehokkaasti palauttaa heikentyneen optisen signaalin voimakkuuden varmistaen viestinnän laadun ja luotettavuuden.

Kuituoptisissa anturiverkoissa tämä vahvistin voi vahvistaa anturin heikkoa optisen signaalin ulostulon parantamalla anturin mittaustarkkuutta. Esimerkiksi kuituoptisissa lämpötila -anturissa se voi vahvistaa lämpötilan muutosten aiheuttamien optisten signaalien voimakkuuden muutoksia varmistaen lämpötilan mittauksen tarkkuuden.

Kuitulaserjärjestelmissä C-kaistainen erbium-seostettuja kuitujen pieniä signaalivahvistimia voidaan käyttää lisäämään lasersiemenlähteiden tehoa, jolloin saadaan korkeammat tehonlaserlähtöt, joita voidaan käyttää sovelluksiin, kuten materiaalinkäsittely ja lääketieteellinen laserhoito.