BỘ KHUẾCH ĐẠI EDFA 3.1 Giới thiê ̣u chương
3.3 Nguyên lý hoa ̣t đô ̣ng của EDFA
Các nguyên tử Erbium hóa tri ̣ 3 ER3+ trong sơ ̣i EDF là các phần tử tích cực trong bô ̣ khuếch đa ̣i quang có chức năng khuếch đa ̣i ánh sáng. EDFA hoa ̣t đô ̣ng dựa trên sự hấp thu ̣ và bức xa ̣ của ion Er3+. Các tra ̣ng thái ion được biểu diễn bởi hình sau. Mức năng lượng cơ bản là mức siêu bền, có thời gian sống lâu nhất.
Ánh sáng bơm sẽ được truyền do ̣c theo sợi có pha ta ̣p Erbium, thông qua sự hấp thu năng lươ ̣ng của áng sáng bơm có bước sóng 1480nm, 980nm…Các Er3+ sẽ chuyển từ tra ̣ng thái cơ bản lên các mức năng lượng cao hơn, ở các mức năng lươ ̣ng này các ion sẽ nhanh chóng bi ̣ phân rã không phát xa ̣ và chuyển xuống tra ̣ng thái L.
Khi tín hiê ̣u quang tới đầu vào sợi EDF đến gă ̣p các ion Er3+
đã được kích thích và phân bố do ̣c theo lõi sợi sẽ xảy ra quá trình bức xa ̣ kích thích. Quá trình này sẽ ta ̣o ra các photon có cùng pha và hướng nhứ tín hiê ̣u tới, chính vì thế mà ta thu đươ ̣c cường đô ̣ ánh sáng tín hiê ̣u ta ̣i đầu ra EDFA lớn hơn đầu vào.
4I11/24I13/2 4I13/2 4I15/2 520nm 543nm 660nm 810nm 980nm 1480nm 2H11/2 4S3/2 4F9/2 4I9/2 Không bức xa ̣
Hấp thu ̣ bức xa ̣ Phân rã
Các ion đã được kích thích mà không tương tác với ánh sáng tới sẽ phân rã tự phát xuống tra ̣ng thái cơ bản. Phát xa ̣ tự phát SE (spontaneous Emission) có pha và hướng ngẫu nhiên. Thông thường có ít hơn 1% được giữ la ̣i trong mode quang nên nó trở thành nguồn nhiễu quang. Nhiễu này cũng sẽ được khuếch đa ̣i và ta ̣o ra bức xa ̣ tự phát được khuếch đa ̣i ASE. Ở tra ̣ng thái cơ bản, khi có sự hấp thu ̣ photo bơm hoa ̣t đô ̣ng trở la ̣i, quá trình này sẽ tự lă ̣p la ̣i. ASE làm giảm OSRN trong quá trình truyền tín hiê ̣u.
Hình 3.2: Giản đồ năng lượng của Er3+