Устройство и схемы волоконно-оптических усилителей


 

Конструктивно волоконно-оптический усилитель состоит из примесного волокна длиной ~10¸20 м и источника оптической накачки в виде диодного лазера с соответствующей длиной волны. Однако из-за внесения усилителем дополнительных оптических сигналов его устройство усложняется и схематически имеет вид, показанный на рис. 6.4.

Слабый входной оптический сигнал проходит через оптический изолятор и поступает в эрбиевое волокно. Изолятор служит для снижения уровня отражённого обратно оптического сигнала. Если в эрбиевом волокне создана инверсия населённостей между энергетическими уровнями 4I15/2 и 4I13/2, то под действием входного сигнала происходит лавинообразный процесс индуцированного излучения, приводящий к непрерывному усилению исходного оптического сигнала в примесном волокне. Инверсия населённостей создаётся методом оптической накачки излучением полупроводниковых лазеров с длиной волны, соответствующей линиям поглощения активной среды. В рассматриваемом случае эти длины волны равны 0,98 мкм и 1,48 мкм. Излучение накачки вводится через мультиплексор по длине волны (селективный разветвитель).

 
 

Рис.6.4. Блок-схема волоконно-оптического усилителя с противонаправленной накачкой: 1,8-оптические изоляторы, 2,4,7-сварные соединения, 3-примесное волокно, 5-селективный разветвитель, 6-лазер накачки.

 

В зависимости от направления распространения излучения накачки в эрбиевом волокне относительно направления входного оптического сигнала накачка может быть как сонаправленной, так и противонаправленной (рис. 6.4.), или же использованы оба вида накачки, т.е. двунаправленной. В случае необходимости может быть использована двухкаскадная схема, состоящая из двух волоконно-оптических усилителей, разделённых оптическим изолятором.

 

6.3 Характеристики и параметры
волоконно-оптических усилителей.

 

Основными характеристиками волоконно-оптических усилителей является амплитудная и спектральная характеристики. Спектральная характеристика оптического усилителя на кремниевом стеклянном волокне, легированного эрбием показана на рис. 6.5.

    Рис.6.5. Зависимость коэффициента усиления волоконно-оптического усилителя от длины волны.  

Как видно из рисунка спектральная характеристика рассматриваемого оптического усилителя выравнивается с ростом мощности входного оптического сигнала.

Такая тенденция объясняется явлением насыщением усиления, характеризуемое уменьшением коэффициента усиления с ростом мощности входного сигнала.

Основными параметрами волоконно-оптических усилителей являются коэффициент усиления, мощность шума, генерированного усилителем и мощность насыщения.

Коэффициент усиления волоконно-оптического усилителя K определяется отношением: K=(Pвых-PASE)/Pвх, (6.1.)

где Pвх, Pвых- мощность входного и выходного сигналов, PASE- мощность шума, генерированного усилителем.

Мощность насыщения определяется как: Pнас= , (6.2.)

где hn- энергия фотона, sa- поперечное сечение поглощения, tсп- время жизни частиц на метастабильном уровне.

В таблице 6.1. представлены типовые параметры эрбиевого волоконно-оптического усилителя.

 

Таблица 6.1.

Характеристика Значение
Коэффициент усиления, дБ 0 ¸ 50
Выходная мощность, мВт 1 ¸ 4000
Показатель шума, дБ 3,5 ¸ 12
Диапазон длин волн, нм 1520 ¸ 1570

 

 

 



Дата добавления: 2016-11-26; просмотров: 2536;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.01 сек.