مبدأ وهيكل مضخم ألياف مخدر الإربيوم

مضخم الألياف المشع بالإربيوم هو مضخم بصري مصنوع من الألياف البصرية المخدبة مع الإربيوم المعدني النادر. أصبحت مضخمات الألياف المشوشة بالأربيوم أجهزة مهمة للغاية في أنظمة الاتصالات عالية السرعة اليوم وأنظمة تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي ، وتعمل في نافذة 1550 نانومتر. لقد كان مضخم الألياف المشبع بالأربيوم إنجازًا مذهلاً للتكنولوجيا الإلكترونية الضوئية في مجال المعلومات في العالم خلال السنوات العشر الماضية. وقد أدى مظهرها إلى ثورة تكنولوجيا الاتصالات البصرية. إنه الجزء الأكثر أهمية في التقنيات الأساسية الثلاث بما في ذلكمضخم ألياف مخدر edfa erbiumتقنية مضاعفة تقسيم الطول الموجي وتعويض تشتتي الألياف.

أو. مبدأ مضخم الألياف مخدر الإربيوم

عندما يتم تزويد وسط الليزر بالطاقة لجعله في حالة الإثارة ، فإنه سينتج ظاهرة الإشعاع المحفز للضوء. إذا كان من الممكن تلبية ظروف الإشعاع المحفز المستمر ، وتم استخدام ضوء الإدخال للإحساس ، فيمكن الحصول على ضوء خرج أقوى لتشغيل تأثير تضخيم. يتولد تأثير تضخيم مضخم الألياف المشبع بالإربيوم عن طريق تفاعل Er3 (أيونات الإربيوم) من خلال نقل ضوء الإشارة بطول موجي 1550 نانومتر في الألياف البصرية المشوشة بالإربيوم. لا يمكن تقييم حالة الطاقة لـ Er3 في الألياف البصرية المخدرة بالإربيوم بشكل مستمر. يمكن أن يكون فقط في سلسلة من حالات الطاقة المنفردة. وتسمى حالات الطاقة هذه مستويات الطاقة. عندما لا يكون Er3 متحمسًا ، فهو في أدنى مستوى للطاقة ، وهو الحالة الأرضية e1.

حقن ضوء مضخة قوية بما فيه الكفاية في الألياف البصرية مخدر الإربيوم يمكن ضخ معظم أيونات E1 في حالة الأرض إلى حالة الطاقة العالية E3 ، ويتم نقل أيونات Er3 في E3 بسرعة إلى الحالة القابلة للتغير E2 بدون إشعاع. يتمتع أيون Er3 بحياة أطول للمستوى في الحالة القابلة للتغير. بسبب الضخ المستمر ، يزداد عدد جسيمات E2 باستمرار ، بحيث يتم عكس عدد جسيمات E1 و E2 ، أي ، عدد الجسيمات في E2 أكبر من عدد الجسيمات في e1. عندما تمر إشارة الفوتون عبر الألياف البصرية المشوشة بالإربيوم ، فإنها تتفاعل مع أيونات Er3 لإنتاج تأثير انبعاث محفز. ينتقل أيون Er3 من E2 إلى E1 ويولد فوتونات مماثلة تمامًا للفوتونات في ضوء إشارة الحادث ، مما يزيد بشكل كبير من عدد فوتونات الإشارة ولعب تأثير تضخيم.

الحالة القابلة للتغير والحالة الأرضية لأيون Er3 لها عرض معين ، بحيث يكون لتضخيم مضخم الألياف المشغولة بالأربيوم نطاق طول موجي معين ، وقيمته النموذجية هي 1570 نانومتر. عندما يكون أيون Er3 في E2 ، بالإضافة إلى تحفيز الإشعاع والامتصاص المحفز ، يتم أيضًا توليد الإشعاع التلقائي ، والذي ينتقل تلقائيًا من E2 إلى E1 ، ويبعث فوتون بطول موجة 1550 نانومتر. يختلف هذا الفوتون عن ضوء الإشارة ويشكل ضجيج مضخم ألياف مشع بالإربيوم. إذا كانت الطاقة الضوئية المدخلة من مضخم الألياف المشع بالإربيوم منخفضة ، فإن الإشعاع القوي الذاتي الإثارة سينتج ضوضاء كبيرة.

Ⅱ. هيكل مضخم الألياف مخدر الإربيوم

تتكون مضخمات الألياف المخددة من الإربيوم بشكل عام من خمسة أجزاء أساسية ، وهي الألياف البصرية المخددة بالأربيوم ، ومصدر ضوء المضخة ، والجهاز السلبي البصري ، ووحدة التحكم ، وواجهة المراقبة. وظيفة مقرنة بصرية هي الجمع بين ضوء الإشارة وضوء المضخة ، والذي يتحقق عادة بواسطة معدد تقسيم الطول الموجى. وظيفة العازل البصري هي قمع انعكاس الضوء لضمان التشغيل المستقر لمضخم الألياف. يجب أن يكون لديه خسارة منخفضة في الإدراج ، ويكون مستقلاً عن الاستقطاب ، ويكون عزله أفضل من 40 ديسيبل. تتمثل وظيفة المرشح البصري في تقليل تأثير الضوضاء الناتجة عن الإشعاع التلقائي على النظام. تتحكم وحدة التحكم في عمل مضخم الألياف البصرية المعزز في الوقت الفعلي ، وتوفر وحدة المراقبة معلومات حالة العمل.