Principe et structure de l'amplificateur de fibre dopée Erbium

L'amplificateur à fibre dopée à l'erbium est un amplificateur optique en fibre optique dopé à l'erbium en métal rare. Les amplificateurs à fibre dopée à l'erbium sont devenus des dispositifs très importants dans les systèmes de communication à grande vitesse et les systèmes de multiplexage à division de longueur d'onde d'aujourd'hui, fonctionnant dans la fenêtre de 1550nm. L'amplificateur à fibre dopée à l'erbium a été une réalisation révolutionnaire de la technologie optoélectronique dans le domaine de l'information dans le monde au cours des dix dernières années. Son apparence a conduit à la révolution de la technologie de communication optique. Il est la partie la plus importante des trois technologies de base, y compris leAmplificateur à fibre dopée edfa erbium, Multiplexage par division de longueur d'onde et technologie de compensation de dispersion de fibre.

. Le principe de l'amplificateur à fibre dopée erbium

Lorsque le milieu laser est alimenté en énergie pour le rendre à l'état excité, il produira le phénomène de rayonnement stimulé de la lumière. Si les conditions d'un rayonnement stimulé continu peuvent être remplies et que la lumière d'entrée est utilisée pour détecter, alors une lumière de sortie plus forte peut être obtenue de manière à jouer un effet amplificateur. L'effet d'amplification de l'amplificateur à fibre dopée à l'erbium est généré par l'interaction d'Er3 (ions erbium) par la transmission de la lumière de signal avec une longueur d'onde de 1550nm dans la fibre optique dopée à l'erbium. L'état énergétique d'Er3 dans la fibre optique dopée à l'erbium ne peut pas être évalué en continu. Il ne peut être que dans une série d'états énergétiques discrets. Ces états énergétiques sont appelés niveaux d'énergie. Lorsque Er3 n'est pas excité, il est dans le niveau d'énergie le plus bas, qui est l'état fondamental E1.

L'injection de lumière de pompe suffisamment forte dans la fibre optique dopée à l'erbium peut pomper la plupart des ions E1 à l'état fondamental vers l'état à haute énergie E3, et les ions Er3 dans l'E3 sont rapidement transférés à l'état métastable E2 sans rayonnement. L'ion Er3 a une durée de vie plus longue du niveau à l'état métastable. En raison du pompage continu, le nombre de particules E2 augmente continuellement, de sorte que le nombre de particules E1 et E2 est inversé, c'est-à-dire, le nombre de particules dans E2 est supérieur à celui dans E1. Lorsque le photon de signal passe à travers la fibre optique dopée à l'erbium, il interagit avec les ions Er3 pour produire un effet d'émission stimulé. L'ion Er3 d'E2 passe à E1 et génère des photons exactement de la même manière que les photons dans la lumière de signal incidente, augmentant ainsi considérablement le nombre de photons de signal et jouant un effet d'amplification.

L'état métastable et l'état fondamental de l'ion Er3 ont une certaine largeur, de sorte que l'effet d'amplification de l'amplificateur à fibre dopée à l'erbium a une certaine plage de longueurs d'onde et sa valeur typique est 1530 à 1570nm. Lorsque l'ion Er3 est en E2, en plus du rayonnement stimulé et de l'absorption stimulée, un rayonnement spontané est également généré, qui passe spontanément de E2 à E1 et émet un photon d'une longueur d'onde de 1550nm. Ce photon est différent de la lumière de signal et constitue le bruit de l'amplificateur à fibre dopée à l'erbium. Si la puissance optique d'entrée de l'amplificateur à fibre dopée à l'erbium est faible, le fort rayonnement auto-excité produira un grand bruit.

Ⅱ. La structure de l'amplificateur de fibre dopée erbium

Les amplificateurs à fibre dopée à l'erbium se composent généralement de cinq parties de base, à savoir la fibre optique dopée à l'erbium, la source de lumière de pompe, le dispositif optique passif, l'unité de commande et l'interface de surveillance. La fonction du coupleur optique est de combiner la lumière de signal et la lumière de la pompe, qui est généralement réalisée par un multiplexeur de division de longueur d'onde. La fonction de l'isolateur optique est de supprimer la réflexion de la lumière pour assurer le fonctionnement stable de l'amplificateur de fibre. Il doit avoir une faible perte d'insertion, être indépendant de la polarisation et avoir une isolation supérieure à 40dB. La fonction du filtre optique est de réduire l'influence du bruit généré par le rayonnement spontané sur le système. L'unité de contrôle contrôle le travail de l'amplificateur de booster à fibre optique en temps réel, et l'unité de surveillance fournit des informations sur l'état de travail.