Building a Continuous Wave Erbium Doped Fiber Laser and Amplifier Ben Baker Kristen Norton.
Erbium Doped Fiber Amplifier EDFA Università degli studi di Palermo Facoltà di Ingegneria...
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Erbium Doped Fiber Amplifier EDFA
Università degli studi di PalermoFacoltà di IngegneriaDipartimento di Ingegneria Elettrica, Elettronica e delle TelecomunicazioniCorso di laurea specialistica in Ingegneria ElettronicaTesina di Comunicazioni Ottiche
Allievo
Salvatore De Luca
Professore:
Dott. Ing. Alessandro Busacca
Caratteristiche EDFA
Supportare più di 80 canali con bit rate di 40 Gbit/s;
Monitorare il canale per garantire le funzionalità dinamiche del sistema;
Ottimizzare la risposta spettrale;
Coordinare il sincronismo tra i vari dispositivi attivi.
Erbium Doped Fiber
980 nm minima rumorosità 1480 nm massimo guadagno
Laser di pompa 980 nm
~ 1s
1520-1570 nm
~10 ms
Laser di pompa
1480 nm
Nella fibra drogata i livelli energetici degli ioni di erbio vengono ad interagire con gli atomi di silicio del reticolo.
Ogni singolo livello, si suddivide in molti livelli adiacenti estremamente ravvicinati, dando origine a "bande" energetiche.
Le transizioni tra due bande possono riguardare due qualsiasi tra i rispettivi sottolivelli.
In tal modo la risposta del guadagno si allarga. Si ha amplificazione ottica nella fibra drogata quando è applicata una potenza di
pompa sufficiente per creare l'inversione di popolazione.
Livello fondamentale (ground)
Livello eccitato
Livello metastabile
4I11/2
4I13/2
4I15/2
“RED-C” VG EDFA
Potenza di uscita > 26 dBm;
Sistema di Monitoraggio Ottico dei Canali (OCM);
Diverse porte di comunicazione per collegare direttamente l’EDFA con il dispositivo ROADM;
Accesso, in condizioni critiche, a dati memorizzati in EEPROM per migliorare i percorsi ottici;
Riduzione dei tempi di transizione.
Monitoraggio Ottico dei Canali (OCM)
Monitorare l’uscita del nodo di rete;
Controllare la potenza di canale migliorando
l’equalizzazione ;
Ottimizzare il guadagno in
base al numero di
canali;
Funzionamento basato su
filtro sintonizzabile.
Calcolo delle prestazioni di un percorso ottico
EDFA
EDFAEDFA
EDFA
EDFA
EDFA EDFA
EDFA
TXRX
CONTROL SISTEM
+
EEPROM
TRANSIET SUPPRESSION
Maximum overshoot below 1dB
Setting time less than 200 µs
SICUREZZA
APR: Automatic Power Reduction
ARP: Automatic Restart Procedure
Hibrid Gain Control Technique
Range di potenza in ingresso maggiore (aumento del numero di canali)
Range di guadagno maggiore
IMOC 2007
Controllo Ottico/elettronico
Controllo ottico: potenze di ingresso inferiori ad un valore di soglia Pin
Controllo elettronico: potenze di ingresso maggiori del valore di soglia
Risultati
ottico elettronico
Risultati
Add/drop Gain Variation
λs : 1544.56 nmPout : 4.88 dBm
λs : 1544.56 nmPout : 5.22 dBm
Caratteristiche misura:
G= 15 dB G= 15 dB
32 ch X -10 dBm/ch 1 ch X -10 dBm/ch
Pin tot = 5 dBm Pin tot = -10 dBm
ADD 32 ch DROP 31 ch
Soglia di controllo = -14 dBm
Controllo completamente elettronico in entrambi i casi
POWER VARIATION = 0.34 dBm
Add/drop Gain Variation
Caratteristiche misura:
G= 25 dB G= 25 dB
32 ch X -20 dBm/ch 1 ch X -20 dBm/ch
Pin tot = -5 dBm Pin tot = -20 dBm
ADD 32 ch DROP 31 chSoglia di controllo = -14 dBm
Controllo elettronico (ADD)
Controllo ottico (DROP)
POWER VARIATION = 0.03 dBm
λs : 1544.56 nmPout : 4.81 dBm
λs : 1544.56 nmPout : 4.84 dBm
Conclusioni e nuovi sviluppi
Potenza di uscita > di 26 dBm;
OCM;
Scelta del percorso;
Transitorio < di 200 µs;
Massima variazione del guadagno ~0.6 dB
Conclusioni e nuovi sviluppi
SVANTAGGI:
necessità di utilizzare esclusivamente un laser di pompa per eccitare opportunamente le strette righe di assorbimento dell’ERBIO;
ingombro dell’amplificatore in fibra dovuto al limite di concentrazione di Erbio nella matrice vetrosa che estende la lunghezza efficace del cavo drogato;
scarsa integrazione con altri componenti ottici viste le dimensioni del cavo.
NUOVI STUDI
uso di materiali organici, costituiti da molecole organiche (leganti) drogate con ioni lantanidi (Er, Nd…);
sviluppo di algoritmi in grado di calcolare l’ASE, permettendo all’EDFA di mantenere costante la potenza del segnale di uscita.