Bộ khuếch đại quang EDFA

Là một loại khuếch đại quang. Là tên viết tắt của từ “Erbium Doped Fiber Amplifier” (Sợi khuếch đại pha tạp Ecbi) Được sử dụng để tăng cường độ của tín hiệu quang học đang được tiến hành thông qua một sợi quang hệ thống thông tin liên lạc Bên trong có một lõi được pha tạp một lượng lớn ion Ecbi Thực hiện dựa trên nguyên lý phát xạ kích thích

EDFA EDFA là gì ?  Là một loại khuếch đại quang.  Là tên viết tắt của từ “Erbium Doped Fiber Amplifier” (Sợi khuếch đại pha tạp Ecbi)  Được sử dụng để tăng cường độ của tín hiệu quang học đang được tiến hành thông qua một sợi quang hệ thống thông tin liên lạc  Bên trong có một lõi được pha tạp một lượng lớn ion Ecbi  Thực hiện dựa trên nguyên lý phát xạ kích thích Lược sử của EDFA  Do giáo sư David Payne và nhóm nghiên cứu  Các bài nghiên cứu được đăng trên báo vào năm 1987  Tại Đại học Southampton, Vương quốc Anh Vì sao sử dụng Ecbi  Ecbi có một số tính chất quan trọng làm cho nó trở thành một lựa chọn hoàn hảo trong việc khuếch đại quang.  Ion Ecbi (Er3 +) có hàm lượng tử cho phép chúng được kích thích để phát ra trong khoảng 1540nm, là dải tần mà có sự suy hao công suất là nhỏ nhất trong hầu hết các loại sợi quang.  Những cấp lượng tử của Ecbi cũng cho phép nó được kích thích bởi một tín hiệu ở bước sóng 980nm hoặc 1480nm, cả hai đều có thể thực hiện ở trong cáp quang mà không gây ra suy hao lớn. Cấu trúc của EDFA Sợi quang pha ion đất hiếm Erbium: là nơi xảy ra quá trình khuếch đại (vùng tích cực) của EDFA. Laser bơm: cung cấp năng lượng ánh sáng . Laser bơm phát ra ánh sáng có bước sóng 980nm hoặc 1480nm. WDM Coupler: Ghép tín hiệu quang cần khuếch đại và ánh sáng từ laser bơm vào trong sợi quang. Có bước sóng 980/1550nm hoặc 1480/1550nm Bộ cách ly quang: ngăn không cho tín hiệu quang được khuếch đại phản xạ ngược về phía đầu phát hoặc các tín hiệu quang trên đường truyền phản xạ ngược về EDFA Cấu tạo của cáp Hoạt động EDFA Tín hiệu ánh sáng bơm vào (980 hoặc 1480 nm) Tín hiệu vào có bước sóng 1550nm Cáp quang có pha tạp Ecbi Phát xạ tự phát Phát xạ tự phát Tín hiệu ánh sáng bơm ở đầu ra (980 and 1480 nm) Tín hiệu ra có bước sóng 1550nm Dạng phổ của EDFA Nguyên lý hoạt động Giản đồ năng lượng 4I 15/2 4I 13/2 4I 11/2 4I 9/2 4F 9/2 1480nm 1536nm 980nm 800nm 650nm • Laser bơm (bước sóng 980nm hoặc 1480nm) được sử dụng để kích thích sợi cáp quang có pha tạp Ecbi lên một mức năng lượng cao hơn. • Cáp quang có pha tạp Ecbi ở mức năng lượng 4I – 13/2 cho đến khi được kích hoạt bởi một photon có bước sóng 1550 đi qua, đúng lúc xảy ra sự nhân đôiphoton. Khi sử dụng nguồn bơm laser 980 nm, các ion Er3+ ở vùng nền sẽ nhảy lên mức năng lượng cao hơn ở vùng bơm. Ở đó các ion bức xạ rất nhanh (1µs) và chuyển xuống vùng giả bền. Khi sử dụng nguồn bơm 1480nm, các ion sẽ hấp thu năng lượng và nhảy lên đỉnh của vùng giả bền Sau một khoảng thời gian sống (10ms) nếu ko dc kích thích bởi các photon thì các ion sẽ chuyển xuống vùng nền và phát xạ ra photon(phát xạ tự phát) Nếu cho tín hiệu ánh sáng đi vào sẽ có 2 trường hợp: • Các photon tín hiệu bị hấp thụ bởi các ion Er3+ ở vùng nền  tín hiệu bị suy hao • Các photon tín hiệu sẽ kích thích các ion ở vùng giả bền. Khi đó các ion sẽ bị kích thích chuyển từ vùng giả bền xuống vùng nền và phát xạ ra photon có cùng hướng truyền, cùng phân cực, cùng pha và cùng bước sóng  tín hiệu ánh sáng được khuếch đại [...]... phù hợp cho các ứng sụng tiền khuếch đại Đặc điểm của EDFA  Phổ và nhiễu Đặc điểm của EDFA  Sự bão hòa xảy ra khi công suất tín hiệu vào EDFA lớn gây ra sự giảm hệ khuếch đại  giới hạn công suất ra của bộ khuếch đại  công suất tín hiệu ở ngõ ra bị hạn chế Các ưu điểm của EDFA      Hoạt động tốt nhất trên băng tần C và L Ít bị ảnh hưởng bởi sự phân cực Độ khuếch đại cao Hệ số nhiễu thấp : 4,5... nhiễu thấp : 4,5 dB đến 6dB Tín hiệu không biến dạng ở tốc độ bit cao Các ưu điểm của EDFA    Nguồn laser bán dẫn: độ tin cậy, gọn, công suất cao Cấu hình đơn giản: hạ giá thành hệ thống Cấu trúc nhỏ gọn: dễ vận chuyển & thay thế Khuyết điểm     Phải có bơm laser Cần phải sử dụng một bộ cân bằng cho khuếch đại nhiều tầng Khó kết hợp với các thành phần khác Phổ độ lợi không bằng phẳng ...Bước sóng Số nhiễu nhỏ nhất Hiệu suất biến đổi năng lượng quang Hiệu suất lượng tử của laser Hướng bơm     Bơm thuận Nhiễu thấp nhưng công suất tín hiệu vào cũng phải thấp Bơm ngược Công suất ra bão hòa cao nhưng có hệ số nhiễu cao hơn bơm thuận Hướng bơm . hợp cho các ứng sụng tiền khuếch đại. Đặc điểm của EDFA  Phổ và nhiễu Đặc điểm của EDFA  Sự bão hòa xảy ra khi công suất tín hiệu vào EDFA lớn gây ra sự giảm hệ khuếch đại  giới hạn công. quang mà không gây ra suy hao lớn. Cấu trúc của EDFA Sợi quang pha ion đất hiếm Erbium: là nơi xảy ra quá trình khuếch đại (vùng tích cực) của EDFA. Laser bơm: cung cấp năng lượng ánh sáng. ngược về phía đầu phát hoặc các tín hiệu quang trên đường truyền phản xạ ngược về EDFA Cấu tạo của cáp Hoạt động EDFA Tín hiệu ánh sáng bơm vào (980 hoặc 1480 nm) Tín hiệu vào có bước sóng 1550nm Cáp