Просмотр отдельных изменений

''''EDFA''' ({{lang-en|Erbium Doped Fiber Amplifier}}) — волоконно-[[оптический усилитель]] на [[оптическое волокно|оптическом волокне]], легированном [[ион]]ами [[эрбий|эрбия]]. Применяется в [[Волоконно-оптическая линия передачи|волоконно-оптических линиях передачи]] для восстановления уровня оптического [[сигнал]]а. Преимуществом эрбиевых усилителей является отсутствие преобразования в [[электричество|электрический]] сигнал, возможность одновременного усиления сигналов с разными длинами [[волна|волн]] (что обуславливает возможность усиления [[Спектральное уплотнение каналов|спектрально-мультиплексированного сигнала]]), практически точное соответствие рабочего [[диапазон частот|диапазон]]а эрбиевых усилителей [[Окно прозрачности оптического волокна|области минимальных оптических потерь]] [[световод]]ов на основе [[кварц]]евого [[стекло|стекла]], сравнительно низкий уровень [[шум]]а и простота включения в волоконно-оптическую систему. По сравнению с другими типами оптических усилителей (рамановскими и полупроводниковыми), EDFA используется наиболее широко<ref>[http://opti500.cian-erc.org/opti500/pdf/Lecture%2023%20Intro%20to%20Optical%20Amplifiers.pdf Types of Optical Amplifiers] / OPTI 500 C, Spring 2011, Lecture 23, Introduction to Optical Amplifiers</ref>. == Основной принцип EDFA == {{чистить}} Относительно мощный пучок света, называемый лучом накачки, смешивается с входным сигналом, используя ответвитель с селекцией по длине волн. Входной сигнал и луч накачки должны иметь существенно отличающиеся длины волн. [[Файл:Doped fibre amplifier.svg|thumb|right|300px|Условная схема простого волоконно-оптического усилителя]] Смешанный свет попадает в область волокна, допированную ионами эрбия. Мощный луч накачки воздействует на ионы эрбия, переводя их внешние(оптические) электроны в возбужденные состояния, то есть происходит процесс увеличения(накопления) энергии в системе, за счет энергии квантов излучения накачки. Таким образом в системе создается инверсная заселенность энергетических уровней эрбия. Когда в систему входит фотон полезного(усиливаемого) сигнала, он, взаимодействуя с возбужденным атомом эрбия, вынуждает его излучить запасенную энергию в виде дополнительного кванта излучения, свойства которого, идентичны свойствам изначального кванта полезного сигнала. То есть из одного начального фотона, после процесса вынужденного излучения получается два, а сам процесс вынужденного излучения, можно сравнить с процессом клонирования, потому что в каждом элементарном акте вынужденного излучения, получаются два фотона с одинаковыми свойствами: энергией, фазой, поляризацией и направлением распространения, то есть фотоны когерентны. Выходит, что количество фотонов полезного(входного) сигнала, проходящих через среду с инверсной заселенностью, резко увеличивается, пропорционально количеству актов вынужденного излучения, а так как все рожденные фотоны когерентны, то их совокупность представляет собой электромагнитную волну, отличающуюся от электромагнитной волны входного сигнала, только большей интенсивностью, при этом атомы эрбия, отдав запасенную энергию в ходе вынужденного излучения, возвращаются в основное, невозбужденное состояние, и процесс повторяется сначала. Среда с инверсной заселенностью, является одной из главных составных частей лазера, другой необходимой частью является система оптической обратной связи, которая, за счет отражения, возвращает часть излучения обратно и тем самым создает непрерывную лазерную генерацию. Процесс непрерывной лазерной генерации превращает усилитель в лазер и полностью нарушает структуру входного сигнала, что препятствует передаче информации и поэтому от обратной оптической связи стараются избавиться, путём введения в систему оптических "изоляторов", в тех местах где обратная связь, обусловленная отражением, может появляться, например на выходе из усилителя, в месте присоединения к усилителю оптического волокна, которое представляет собой границу раздела, на которой, ввиду механической неоднородности, возникает отражение. == Шум == Основной источник шума в DFA это усиленная спонтанная эмиссия (ASE), у которой спектр приблизительно такой же как и спектр усиления усилителя. Коэффициент шума в идеальном DFA составляет 3 дБ, в то время как у практических усилителей коэффициент шума может достигать 6-8 дБ. == Разновидности == В настоящее время широко используются усилители EDFA на кремниевой и фтор-цирконатной основе. Оба типа используются во всем рабочем диапазоне эрбия (1530..1560 нм). Одна из проблем EDFA на кремниевой основе - достаточно сильная зависимость коэффициента усиления от длины волны, что затрудняет их использование в DWDM системах (на разных DWDM каналах достигается различное SNR). Для таких EDFA используется накачка на длине волны 980 нм. EDFA на фтор-цирконатной основе содержат больше эрбия, но имеют более высокий уровень шумов из-за использования лазера накачки 1480 нм. == Примечания == {{примечания}} == Ссылки == * Убайдуллаев Р. Р. "Волоконно-оптические сети" - М. Эко-Трендз - 2001, ISBN 5-88405-023-2 * [https://books.google.ru/books?hl=en&lr=&id=uAOq75yt5CcC& Erbium-Doped Fiber Amplifiers: Fundamentals and Technology], Academic Press, 1999 ISBN 9780080505848 * [http://holly.orc.soton.ac.uk/publications/04xx/413.pdf Operation of Erbium-Doped Fiber Amplifiers and Lasers Pumped with Frequency-Doubled Nd:YAG Lasers], 1989 * [http://nptel.ac.in/courses/117101054/downloads/lect15.pdf Module 15 : ERBIUM DOPED FIBER AMPLIFIERS (EDFA). Lecture : ERBIUM DOPED FIBER AMPLIFIERS (EDFA)] / Electronics & Communication Engineering, Optical Communication // [[:en:National Programme on Technology Enhanced Learning|NPTEL]] (India) {{Ref-en}} {{rq|stub|sources|refless}} [[Категория:Оптика]] [[Категория:Оптические системы]] [[Категория:Волоконно-оптическая связь]]'