Dispositivos ópticos activos de dispositivos activos
El láser de fibra monocapa es el primer tipo de láser de fibra estudiado y se remonta a la década de 1960. Los materiales de ganancia utilizados incluyen vidrio de silicato dopado con neodimio, fibra óptica dopada con Qin, fibra óptica dopada con tierras raras, fibra óptica de vidrio de fluoruro, etc. La potencia de salida del láser está en el rango de milivatios a vatios, y la longitud de onda del láser está en el rango de 0,48 ^ -2,7 pm. El láser de fibra de doble revestimiento (DCFIL) es un láser de fibra desarrollado a finales de la década de 1980 y es el foco y el calor. lugar de investigación y desarrollo actual. Debido al cambio en el método de bombeo, la potencia de salida del láser de fibra se ha mejorado significativamente, alcanzando una potencia de salida de varios vatios a casi cien vatios. Las fibras de ganancia utilizadas incluyen fibras sensibles al tiempo dopadas con elementos de tierras raras (como Er'X, Yb3X, Nd3+, etc.). ), fibra de vidrio de fluoruro dopada con elementos de tierras raras (ZBLAN), fibra de cristal fotónico (PCF), etc. Para aumentar la potencia de salida, se diseñan círculos simétricos, círculos excéntricos, formas D, rectángulos, hexágonos y formas quincunces.
Estructura de revestimiento interior en forma de flor, entre las cuales la estructura de revestimiento interior rectangular tiene la mayor eficiencia de conversión. Según los informes, la potencia de salida del láser de fibra de doble revestimiento dopado con erbio es de 103 W, la longitud de onda es de 1565 nm y el ancho de pulso del láser de fibra dopado con erbio de modo bloqueado alcanza los 3 fs, sentando las bases para la realización de todos -comunicación de fibra de alta velocidad. En la actualidad, este tipo de láser de fibra se ha expandido desde el campo maduro de la comunicación por fibra óptica a campos de aplicación del láser como el procesamiento industrial, la medicina, la industria gráfica y la defensa nacional.
El láser de fibra de estructura de fibra es un nuevo método de bombeo propuesto en los últimos años. En realidad, es una mejora con respecto al método de bombeo del extremo del revestimiento. Inyecta luz de bombeo desde el costado del revestimiento, formando así el concepto de láseres de fibra de "forma arbitraria", lo que permite la realización de láseres de fibra de alta potencia a nivel de kilovatios. En la actualidad, la potencia de salida del láser de fibra sensible al tiempo dopado con iterbio es de 2000 W y la longitud de onda del láser es de 1.060 um. También hay muchas formas de bombeo lateral del revestimiento, como bombeo lateral con ranura en V, bombeo lateral con empalme completo y bombeo lateral con ranura en V. Espere el bombeo del lado del haz de fibras. Utilizando la tecnología de matriz de fase óptica, se pueden obtener láseres de fibra de alta energía. Este tipo de láser de fibra tiene aplicaciones muy importantes en los campos de la defensa nacional y militar, como sistemas de armas láser, contramedidas fotoeléctricas, interferencias activas con láser, etc. Estados Unidos, Alemania y otros países tienen los correspondientes planes militares de desarrollo y proyectos de implementación de láseres de fibra de alta potencia. Las estructuras de cavidades de los láseres de fibra desarrolladas actualmente incluyen principalmente la cavidad de Fabry-Perot (F-P), la cavidad circular, la cavidad en forma de V, la cavidad en forma de 8, la cavidad de Fox-Smith y algunas cavidades compuestas. El láser de fibra es un nuevo tipo de láser. La investigación y el desarrollo de láseres de fibra llevarán las fibras ópticas y las tecnologías relacionadas, incluidas las comunicaciones por fibra óptica, a un nuevo nivel. Los láseres de fibra están, al menos estructuralmente, mejor acoplados a los sistemas y redes de comunicación de fibra óptica que los láseres semiconductores.
El láser de fibra es una fuente de luz totalmente de fibra y gradualmente se convertirá en una importante fuente de luz candidata en el campo de las comunicaciones por fibra óptica. Además, la fuente de luz de fibra superfluorescente (SFS) y el láser de fibra de cristal fotónico sin cavidades (PCFL) también son uno de los puntos críticos de investigación en los últimos años. El desarrollo exitoso del amplificador de fibra dopada con erbio (EDFA) fue un avance tecnológico importante en el campo de las comunicaciones por fibra óptica en los años 1980 y 1990 y es de gran importancia. En los últimos años, con la mejora y el desarrollo continuos de la tecnología de amplificadores de fibra óptica y su integración con la tecnología WDM, la multiplexación por división de longitud de onda densa (DWDM) de larga distancia (ultralarga), capacidad (ultragrande), (velocidad ultraalta) y ) de las comunicaciones por fibra óptica se están volviendo cada vez más populares. Se ha convertido en la principal dirección de desarrollo tecnológico en el campo de las comunicaciones por fibra óptica de alta velocidad a larga distancia y las comunicaciones por fibra óptica en el extranjero. Los amplificadores de fibra incluyen amplificadores de fibra dopada (dopados con elementos de tierras raras, como EDFA, PDFA, YDFA, etc.), amplificadores de fibra no lineales (amplificador de fibra Raman (RFA), amplificador de fibra Brillouin (BFA), amplificador paramétrico de fibra (OPA)). , amplificador de fibra óptica de plástico (POFA) y amplificador de guía de ondas ópticas dopado con erbio (EDWA). Los principales indicadores técnicos incluyen características de ancho de banda, características de ruido, características de ganancia, etc. EDFA es el amplificador de fibra óptica más antiguo desarrollado y más utilizado y ha sido. Totalmente comercializado. Alta ganancia, alta potencia, amplio ancho de banda, bajo ruido, características de ganancia independientes de la polarización, transparente a la velocidad y formato de datos, baja pérdida de inserción y baja diafonía para amplificación multicanal. La longitud de onda de la luz de la bomba es principalmente de 980 nm. sistema de tres niveles de energía) y 1480 nm (sistema de dos niveles), hay tres métodos de bombeo básicos: codireccional, inverso y bidireccional. Cascade EDFA puede formar un sistema EDFA de múltiples etapas que funciona en la banda de 1535-1565 nm. (Banda G), generalmente la ganancia es superior a 30 dB, el ancho de banda de ganancia es de 20 a 40 nm, la potencia de salida es de aproximadamente +20 dBm y la figura de ruido (NF) es inferior a 5 dB.
EDFA puede tomar la forma de líneas (troncales), fuentes de alimentación, prefijos, LAN, etc. Para mejorar aún más el rendimiento de EDFA, se pueden agregar otros elementos dopantes a la fibra de vidrio dopada con erbio a base de silicio. Por ejemplo, Al, Sm, Yb, N, P y Sb están dopados para mejorar el ancho de banda de ganancia y las características de planarización del amplificador. En los últimos años, el amplificador de fibra dopado con flúor (F-EDFA), el amplificador de fibra dopado para pezuñas (Te-EDFA), el amplificador de fibra dopado en secreto (Bi-EDFA), así como la fibra de vidrio con fluoruro dopado, la fibra de vidrio de silicato y el vidrio de fosfato La fibra óptica (Tm) se ha utilizado en la banda L, y el amplificador de fibra dopada con hierro (TDFA) utilizado en la banda S se ha convertido en un punto de investigación de amplificadores de fibra. Los amplificadores de fibra dopada con Qin () y los amplificadores de fibra dopada con erbio (amplificadores de fibra dopada con Erb) pueden funcionar a una longitud de onda de 1310 nm, lo que tiene una importancia práctica importante para mejorar y mejorar el rendimiento de los sistemas de comunicación de fibra óptica existentes. Tanto NDFA como PDFA utilizan fibras de vidrio de flúor dopadas con n (nd) y praseodimio como medios de ganancia de amplificación. Sin embargo, debido a la limitación de la emisión espontánea amplificada (ASE), el NDFA no puede convertirse fácilmente en un amplificador de alta ganancia de 1310 nm y la longitud de onda de la bomba es de 795 nm. La eficiencia de amplificación de PDFA es baja y su funcionamiento es inestable. Se desarrolló un PDFA con una ganancia máxima de 40 dB, un factor de ruido de 5 dB y una potencia de salida de +20 dBm. El rendimiento estructural y la confiabilidad de NDFA y PDFA deben mejorarse y mejorarse aún más para poder comercializarse por completo. Los amplificadores de fibra Raman (RFA) utilizan el efecto Raman en las fibras ópticas para amplificar señales ópticas.
Las principales ventajas de RFA son la baja figura de ruido, la amplificación de banda completa, la insensibilidad a la temperatura y la amplificación online. RFA se puede dividir en discretas y distribuidas para satisfacer diferentes necesidades. La RFA discreta utiliza principalmente fibras ópticas especiales con alta ganancia Raman (como fibras de germanio altamente dopadas, etc.). ), la longitud es de aproximadamente 1 a 2 km, la potencia de la bomba es de varios vatios y la línea de estaca de tres niveles generada por el láser con una longitud de onda de la bomba de 1,06 um puede bombear y amplificar la señal óptica con una longitud de onda de 1,3 t.m; Sistema de comunicación de fibra óptica de longitud de onda rlm. Se puede utilizar un láser de bomba de 1,48 t.m. El RFA discreto puede producir una pequeña ganancia de señal de más de 40 dB y la potencia de salida saturada es de aproximadamente +25 dBm. Como amplificador de alta ganancia y alta potencia, se utiliza principalmente en sistemas de comunicación que requieren alta ganancia y fácil control. La RFA distribuida utiliza directamente fibra óptica de transmisión como medio de ganancia de amplificación y tiene las características de amplificación distribuida, bajo coeficiente de ruido y actualización del sistema. Se utiliza principalmente como amplificación de compensación distribuida de sistemas de fibra óptica, y se puede utilizar para redes y sistemas de transmisión de fibra óptica de bombeo remoto, banda ancha y larga distancia de 1,3 pm y 1,55 f4 m. La figura de ruido (NF) de RFA es significativamente menor que la de EDFA, y la NF de RFA distribuida generalmente está entre 0,5 y 1 dB. En comparación con EDFA, RFA tiene ventajas obvias en características de banda ancha, características de ganancia, relación señal-ruido óptica (QSNR) y flexibilidad de configuración, y es más adecuado para sistemas y redes de transmisión de gran capacidad, alta velocidad y larga distancia. Además, también existe una tendencia a combinar RFA y EDFA para formar un amplificador de fibra híbrido (HFA), que absorbe las ventajas de RFA y EDFA y mejora aún más el rendimiento del amplificador de fibra. ①Durante un trueno, es fácil producir una alta sobretensión accidental en la línea de alimentación, lo que puede dañar el amplificador. Se puede instalar un pararrayos en la fuente de alimentación del amplificador para protegerlo contra quemaduras.
②El voltaje de la fuente de alimentación del amplificador es demasiado bajo, o la toma de corriente tiene mal contacto y el amplificador se quema después de trabajar con alta corriente durante mucho tiempo. Las medidas tomadas son elegir un amplificador de fuente de alimentación conmutada, ampliar el rango de fuente de alimentación, garantizar el funcionamiento normal del amplificador y mantener la calidad de la señal sin cambios, especialmente en zonas rurales donde las líneas de alimentación son irregulares, el voltaje es bajo y inestable y el amplificador está dañado. Los amplificadores de potencia conmutados también son una opción en estos lugares.
(3) Debido a la carga de energía desequilibrada de cada fase de la línea de suministro de energía, hay corriente en la línea central. Una vez que se quema la línea central, el voltaje de fase se convierte en el voltaje de línea, alcanzando aproximadamente 380 V V. Debido a las diferentes cargas de cada fase, el voltaje entre fases también cambiará y el amplificador en funcionamiento se quemará debido al aumento de Voltaje.
(4) El condensador de filtro en la fuente de alimentación del amplificador de potencia se secó, envejeció y redujo su capacidad debido al funcionamiento prolongado, lo que resultó en una línea cruzada de CA de 50 Hz que se mueve hacia arriba y hacia abajo en el televisor. pantalla, dejando la imagen sucia. Este es un problema común en el mantenimiento.
⑤La disipación de calor interna del amplificador no es buena, lo que provoca que el nivel fluctúe. El motivo es que la parte ajustable es una pieza de metal. Cuando la temperatura del amplificador es demasiado alta, es fácil que la lámina de metal ajustable se expanda y contraiga debido al calor y al frío, lo que resulta en un contacto deficiente y un nivel inestable.
⑥Los indicadores de los amplificadores que se han utilizado durante un cierto período de tiempo se deteriorarán y los componentes envejecerán. Especialmente los amplificadores en las primeras etapas deben ser reemplazados para evitar afectar la calidad de la transmisión defectuosa y reparada. Los amplificadores se utilizan delante de líneas troncales y ramales. No se pueden utilizar varios niveles; se puede utilizar en terminales con un pequeño número de hogares y, una vez que se produce una falla, no afectará a los usuarios a gran escala que miran televisión.
⑦La temperatura del amplificador de potencia en sí es demasiado alta y el lugar de instalación está bajo la luz solar directa, lo que puede hacer que el amplificador de potencia se fusione fácilmente e interrumpa la señal de TV. ① Cuando el voltaje del alimentador aumenta durante la caída de un rayo, no solo quemará el alimentador, sino que también quemará todos los amplificadores del alimentador en la línea. La solución es instalar un protector contra sobretensiones frente al rayo y utilizar un amplificador con protección contra rayos.
(2) Una sección de cable en la línea principal sufre un cortocircuito debido a razones artificiales o de otro tipo, lo que provoca que el amplificador y el alimentador entre el punto de cortocircuito y la fuente de alimentación del alimentador se quemen. . Se deben tomar medidas efectivas para proteger los alimentadores de cortocircuitos durante la planificación y el diseño.
(3) Debido a los frecuentes cortes de energía, las sobretensiones generadas impactan instantáneamente el voltaje, lo que puede quemar fácilmente el fusible del amplificador. Algunos fusibles no se quemaron y la fuente de alimentación o los componentes del módulo del amplificador de potencia se quemaron debido al alto voltaje instantáneo. Se puede instalar un eliminador de sobretensión en el amplificador, que puede desempeñar un papel.
③El cable de alimentación está envejecido y el enchufe de alimentación del amplificador de potencia está en mal contacto, lo que hará que el amplificador de potencia funcione de forma intermitente, lo que a veces provocará que la señal de TV falle.
4. Control de nivel del amplificador
En la red de acceso, es muy importante controlar el nivel de entrada y salida del amplificador, porque el nivel es muy sensible a los cambios de temperatura ambiente. . A medida que aumenta la temperatura en verano, la pérdida del cable aumenta y el nivel de la línea entrante disminuye, lo que provoca que se deteriore la relación portadora-ruido del sistema. Al mismo tiempo, la ganancia del amplificador también disminuirá a medida que aumenta la temperatura, reduciendo así el nivel de transmisión y afectando la visualización del usuario. A medida que baja la temperatura, las pérdidas del cable disminuyen y el nivel de salida del amplificador aumenta aún más. Si excede el rango permitido, hará que el sistema cambie la relación de intermodulación. En la pantalla aparecen patrones de nubes e interferencias de intermodulación similares a limpiaparabrisas, lo que afecta el efecto de visualización del terminal. En casos graves, es posible que no sea posible mirar. Por lo tanto, los técnicos de mantenimiento necesitan con urgencia controlar estrictamente el nivel de líquido en la entrada y salida del amplificador y tomar medidas efectivas para compensar la grave inestabilidad del nivel de líquido causada por la diferencia de temperatura, a la que se debe prestar atención.