рбієм
Оптичні підсилювачі, що використовують як активного матеріалу рідкоземельні елемент ербій за відсутність перетворення в електричний сигнал, можливість одночасного посилення сигналів з різними довжинами хвиль <# «justify"> Схема простого легованого ербієм волоконного підсилювача (EDFA) показана на рис 8. Основна складова підсилювача - леговане іонами ербієм оптоволокно, яке, як правило, є одномодовим волокном. У показаної на рис.8 схемою активне волокно накачується світлом двох лазерних діодів (двунаправленная накачування), хоча однонаправлена ??накачування в прямому або зворотному напрямку (cонаправленная і протівонаправленним накачування) також дуже поширені. Накачування здійснюється, як правило, на довжині хвилі приблизно 980 нм і іноді на 1450 нм.
Рисунок 8 - Схема посилення на оптичному підсилювачі, легованого ербієм
Рисунок 9 - Спрощена трирівнева схема рівнів енергії іонів ербія
Накачування переводить іони ербію (Er 3 +) в збуджений стан 4 I 13/2 (вслучае накачування 980 нм через стан 4 I 11/2) (мал. 9.). Збуджена середу може посилювати світло в діапазоні довжини хвилі 1.5-? M допомогою стимульованого вимушеного випромінювання. При цьому порушені іони переходять назад в основний стан 4 I 15/2.
Підсилювач, показаний на рис. 8, містить два оптичних ізолятора з приєднаними волоконними виходами (так звані компоненти pig-tailed - «зі свинячими хвостиками» або «з косичками»). Ізолятор на вході підсилювача не дозволяє світлу з підсилювача вийти в зворотному напрямку, щоб не порушити роботу попередніх каскадів підсилення. Також, іноді ізолятор ставиться на виході підсилювача - щоб назад відбите випромінювання від оптичних компонентів на виході не порушили роботу самого підсилювача. Форма спектра посилення ербія залежить від перерізів поглинання і випромінювання, які залежать від скла матриці. Крім того, спектральна форма посилення, і не тільки її величина, істотно залежить від середнього ступеня збудження іонів ербію, оскільки генерація здійснюється по «квазі-трирівневий» перехід. На Рис. 10 показаний спектр підсилення для найбільш поширеного типу скла, який є деякою різновидом кварцу з додатковими домішками, наприклад, щоб уникнути кластеризації іонів ербію. В інших стеклах спектр може істотно відрізнятися.
Сильний трирівневий режим (з прозорістю, що досягається при рівні збудження більше 50%), спостерігається на 1535 нм. У цьому спектральному діапазоні ненакачанное волокно показує істотні втрати, але висока поперечний переріз переходу забезпечує високу посилення при сильному збудженні.
На більш довгих хвилях (наприклад, 1580 нм), для отримання посилення потрібно більш низький рівень збудження, але при цьому максимальне посилення менше. Максимальне посилення, як правило, спостерігається в діапазонах довжин хвиль приблизно 1530-1560 нм.
Малюнок 10 - Спектр посилення ербіевого оптоволокна
Локальний рівень збудження залежить від перерізів поглинання і випускання, від рівня накачування і інтенсивності задає сигналу. Середній рівень збудження по всій довжині волокна залежить від накачування і потужності задає сигналу, але також і від довжини волокна і концентрації іонів ербію. Вибір цих параметрів (разом з вибором скла) викорис...
