- 21 GVHD: Th.s Lê Thị cẩmSVTH: Nguyễn Hữu
SVTH: Nguyễn Hữu
2.4.2. Nguyên lý hoạt động của bộ khuếch đại quang (EDFA)
Khuếch đại quang sợi hiện nay chủ yếu dùng sợi pha tạp Erbium, viết tắt là EDFA (Erbium-Dopped Fiber Amplifier). Nguyên lý khuếch đại được thực hiện nhờ cơ chế bức xạ trong ba mức hoặc bốn mức như hình 2.10.
E
E'— —
a) b)
Hình 2.10. Cơ chế bức xạ trong ba mức (a) và trong bốn mức (b)
EDFA có cấu trúc là một đoạn sợi quang mà lõi của chúng được cấy Er3+ với nồng độ ít hơn 0,1%. Khi một nguồn bơm photon bước sóng 980 nm hoặc 1480 nm được bơm vào lõi sợi đặc biệt này, các ion Er3+ sẽ hấp thụ các photon đó, một điện tử của nó chuyển mức năng lượng từ mức cơ bản Ei lên mức kích thích E2. Do tồn tại một mức năng lượng siêu bền E3 ở giữa, nên các điện tà này chuyến xuống mức năng lượng E3 theo cơ chế phân rã không bức xạ. Sau một khoảng thời gian 10 ns, điện tử được kích thích này rơi trở lại mức Ei, và phát xạ ra photon.
Hiện tượng bức xạ bình thường có thể là bức xạ tự’ phát hoặc bức xạ sẽ xảy ra mạnh theo cơ chế bức xạ kích thích; tức là do sự có mặt của các photon mang năng lượng bằng với năng lượng dịch chuyến mức của các điện tử (trong EDFA thì đó là photon của tín hiệu được khuếch đại) sẽ kích thích sự phát xạ và tạo ra thêm nhiều photon tỷ lệ với số photon của chùm sáng, bức xạ này ở vùng bước sóng 1550 nm.
Nhờ vậy, tín hiệu được khuếch đại khi đi qua sợi pha tạp Erbium. ĐỒ ÁN TỐT
SVTH: Nguyễn Hữu
Tín hiệu quang ra Pump laser 980, 1480
Tín hiệu quang vào
UUl
Hình 2.11. Cấu trúc của khuếch đại quang sợi EDFA
Hình 2.11 là cấu trúc của một khuếch đại quang sợi EDFA và đường đặc tính phố khuếch đại của nó, bơm laser có thế hoạt động ở hai bước sóng 980 nm hoặc 1480 nm thì hiệu suất bơm hiệu quả nhất. Các bộ cách ly quang có nhiệm vụ chống phản xạ tín hiệu, chỉ cho phép truyền dẫn quang đơn hướng. WDM Coupler dùng đế ghép tín hiệu bước sóng bơm và tín hiệu cần khuếch đại vào sợi Erbium.