оптическая-связь.рф

Эрбиевые волоконно-оптические усилители EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) – это усилители, созданные на основе оптического волокна легированного ионами эрбия EDF (erbium doped fiber). Принципиальная схема волоконно-оптического усилителя EDFA приведена на рисунке 1. Принцип работы эрбиевого усилителя (EDFA) основан на явлении усиления света при вынужденном излучении (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) ионами эрбия, введенными в сердцевину оптического волокна.

Рис.1. Схема усилителя EDFA.

Эрбиевые усилители предназначены для компенсации потерь оптического сигнала в волоконно-оптических линиях связи. Усиление оптического сигнала происходит в типовом для DWDM систем «C» диапазоне (1525…1565 нм) в соответствии с сеткой частот ITU. Существуют так же оптические усилители EDFA работающие в «L» диапазоне (1565…1625нм), который позволяет увеличить количество оптических каналов в DWDM системе. На рисунке 2 приведён спектр потерь в волокне и полосы усиления EDFA.

Рис. 2. Спектр потерь в волокне и полосы усиления EDFA.

Физика процесса накачки

Накачка современных эрбиевых усилителей осуществляется светом с длинами волн 980 нм или 1480 нм. При поглощении фотонов накачки 980 нм ионы эрбия переходят из основного состояния на короткоживущий уровень, с которого за счёт процессов релаксации переходят на метастабильный уровень. Термин метастабильный означает, что время жизни частиц в этом состоянии относительно велико (10 мс). Поэтому даже при умеренном уровне мощности накачки можно перевести почти все ионы эрбия в возбуждённое состояние.

При отсутствии накачки или малом уровне ее мощности (когда населённость верхнего уровня мала) усиление отрицательно, то есть наблюдается поглощение. По мере увеличения мощности накачки все большее число активных ионов переходит в возбуждённое состояние. Это приводит сначала к уменьшению коэффициента поглощения, а затем к усилению света. Отметим также, что спектр усиления несколько сдвинут в длинноволновую область относительно спектра поглощения.

Примерами оптических усилителей EDFA являются - оптические усилители "КОНУС" и усилители DWDM системы "ПУСК".