1. Sợi pha tạp Erbium
Erbi là một nguyên tố đất hiếm có số hiệu nguyên tử là 68 và khối lượng nguyên tử là 167,3. Mức năng lượng electron của ion erbi được thể hiện trong hình, và sự chuyển đổi từ mức năng lượng thấp lên mức năng lượng cao tương ứng với quá trình hấp thụ ánh sáng. Sự chuyển đổi từ mức năng lượng cao xuống mức năng lượng thấp tương ứng với quá trình phát xạ ánh sáng.
2. Nguyên lý EDFA
EDFA sử dụng sợi quang pha tạp ion erbi làm môi trường khuếch đại, tạo ra sự đảo ngược mật độ dưới tác động của ánh sáng bơm. Nó thực hiện khuếch đại bức xạ kích thích dưới tác động của ánh sáng tín hiệu.
Các ion Erbi có ba mức năng lượng. Chúng ở mức năng lượng thấp nhất, E1, khi chúng không bị kích thích bởi bất kỳ ánh sáng nào. Khi sợi quang liên tục được kích thích bởi laser nguồn sáng bơm, các hạt ở trạng thái cơ bản sẽ thu được năng lượng và chuyển sang mức năng lượng cao hơn. Chẳng hạn như quá trình chuyển đổi từ E1 sang E3, vì hạt không ổn định ở mức năng lượng cao của E3, nên nó sẽ nhanh chóng rơi xuống trạng thái bán ổn định E2 trong quá trình chuyển đổi không bức xạ. Ở mức năng lượng này, các hạt có thời gian sống tương đối dài. Do nguồn sáng bơm liên tục kích thích, số lượng hạt ở mức năng lượng E2 sẽ tiếp tục tăng và số lượng hạt ở mức năng lượng E1 sẽ tăng. Theo cách này, sự phân bố đảo ngược dân số được thực hiện trong sợi quang pha tạp Erbi và các điều kiện để học khuếch đại quang học có sẵn.
Khi năng lượng photon tín hiệu đầu vào E = hf chính xác bằng chênh lệch mức năng lượng giữa E2 và E1, E2-E1 = hf, các hạt ở trạng thái bán bền sẽ chuyển sang trạng thái cơ bản E1 dưới dạng bức xạ kích thích. Bức xạ và photon đầu vào giống hệt với photon, do đó làm tăng đáng kể số lượng photon, biến tín hiệu quang đầu vào thành tín hiệu quang đầu ra mạnh trong sợi quang pha tạp erbi, thực hiện khuếch đại trực tiếp tín hiệu quang.
2. Sơ đồ hệ thống và giới thiệu thiết bị cơ bản
2.1. Sơ đồ hệ thống khuếch đại sợi quang băng tần L như sau:
2.2. Sơ đồ hệ thống nguồn sáng ASE dùng cho quá trình phát xạ tự phát của sợi quang pha tạp erbi như sau:
Giới thiệu thiết bị
1. Bộ khuếch đại sợi quang pha tạp Erbium công suất cao ROF -EDFA -HP
| Tham số | Đơn vị | Phút | Kiểu | Tối đa | |
| Phạm vi bước sóng hoạt động | nm | 1525 | 1565 | ||
| Phạm vi công suất tín hiệu đầu vào | dBm | -5 | 10 | ||
| Công suất quang đầu ra bão hòa | dBm | 37 | |||
| Độ ổn định công suất quang đầu ra bão hòa | dB | ±0,3 | |||
| Chỉ số tiếng ồn @ đầu vào 0dBm | dB | 5,5 | 6.0 | ||
| Cách ly quang đầu vào | dB | 30 | |||
| Cách ly quang học đầu ra | dB | 30 | |||
| Suy hao phản hồi đầu vào | dB | 40 | |||
| Mất mát phản hồi đầu ra | dB | 40 | |||
| Độ lợi phụ thuộc vào phân cực | dB | 0,3 | 0,5 | ||
| Phân tán chế độ phân cực | ps | 0,3 | |||
| Rò rỉ bơm đầu vào | dBm | -30 | |||
| Rò rỉ bơm đầu ra | dBm | -30 | |||
| Điện áp hoạt động | V(AC) | 80 | 240 | ||
| Loại sợi | SMF-28 | ||||
| Giao diện đầu ra | FC/APC | ||||
| Giao diện truyền thông | RS232 | ||||
| Kích thước gói hàng | Mô-đun | mm | 483×385×88(giá đỡ 2U) | ||
| Máy tính để bàn | mm | 150×125×35 | |||
2.Bộ khuếch đại công suất sợi quang pha tạp erbium ROF -EDFA -B
| Tham số | Đơn vị | Phút | Kiểu | Tối đa | ||
| Phạm vi bước sóng hoạt động | nm | 1525 | 1565 | |||
| Phạm vi công suất tín hiệu đầu ra | dBm | -10 | ||||
| Độ khuếch đại tín hiệu nhỏ | dB | 30 | 35 | |||
| Phạm vi đầu ra quang học bão hòa * | dBm | 17/20/23 | ||||
| Hệ số nhiễu ** | dB | 5.0 | 5,5 | |||
| Cách ly đầu vào | dB | 30 | ||||
| Cách ly đầu ra | dB | 30 | ||||
| Độ lợi độc lập phân cực | dB | 0,3 | 0,5 | |||
| Phân tán chế độ phân cực | ps | 0,3 | ||||
| Rò rỉ bơm đầu vào | dBm | -30 | ||||
| Rò rỉ bơm đầu ra | dBm | -40 | ||||
| Điện áp hoạt động | mô-đun | V | 4,75 | 5 | 5,25 | |
| máy tính để bàn | V(AC) | 80 | 240 | |||
| Sợi quang | SMF-28 | |||||
| Giao diện đầu ra | FC/APC | |||||
| Kích thước | mô-đun | mm | 90×70×18 | |||
| máy tính để bàn | mm | 320×220×90 | ||||
3. Bộ khuếch đại sợi pha tạp Erbium mô hình ROF -EDFA -P
| Tham số | Đơn vị | Phút | Kiểu | Tối đa | |
| Phạm vi bước sóng hoạt động | nm | 1525 | 1565 | ||
| Phạm vi công suất tín hiệu đầu vào | dBm | -45 | |||
| Độ khuếch đại tín hiệu nhỏ | dB | 30 | 35 | ||
| Phạm vi công suất quang bão hòa * | dBm | 0 | |||
| Chỉ số tiếng ồn ** | dB | 5.0 | 5,5 | ||
| Cách ly quang đầu vào | dB | 30 | |||
| Cách ly quang học đầu ra | dB | 30 | |||
| Độ lợi phụ thuộc vào phân cực | dB | 0,3 | 0,5 | ||
| Phân tán chế độ phân cực | ps | 0,3 | |||
| Rò rỉ bơm đầu vào | dBm | -30 | |||
| Rò rỉ bơm đầu ra | dBm | -40 | |||
| Điện áp hoạt động | Mô-đun | V | 4,75 | 5 | 5,25 |
| Máy tính để bàn | V(AC) | 80 | 240 | ||
| Loại sợi | SMF-28 | ||||
| Giao diện đầu ra | FC/APC | ||||
| Kích thước gói hàng | Mô-đun | mm | 90*70*18 | ||
| Máy tính để bàn | mm | 320*220*90 | |||