1. Erbiumiga legeeritud kiud
Erbium on haruldane muldmetall aatomnumbriga 68 ja aatommassiga 167,3. Erbiumiooni elektronenergia tase on näidatud joonisel ning üleminek madalamalt energiatasemelt ülemisele energiatasemele vastab valguse neeldumisprotsessile. Muutus ülemiselt energiatasemelt madalamale energiatasemele vastab valguse kiirgusprotsessile.
2. EDFA põhimõte
EDFA kasutab võimenduskeskkonnana erbiumioonidega legeeritud kiudu, mis tekitab pumbavalguse all populatsiooni inversiooni. See realiseerib stimuleeritud kiirguse võimendamist signaalvalguse induktsiooni all.
Erbiumiioonidel on kolm energiataset. Madalaimal energiatasemel E1 on nad siis, kui neid ei ergasta ükski valgus. Kui kiudu ergastatakse pidevalt pumba valgusallika laseriga, saavad põhiolekus olevad osakesed energiat ja lähevad üle kõrgemale energiatasemele. Näiteks üleminekul E1-lt E3-le on osake kõrgel energiatasemel E3 ebastabiilne ja langeb kiirguseta üleminekuprotsessi käigus kiiresti metastabiilsesse olekusse E2. Sellel energiatasemel on osakeste eluiga suhteliselt pikk. Tänu pumba valgusallika pidevale ergastamisel suureneb E2 energiatasemel olevate osakeste arv jätkuvalt ja E1 energiatasemel olevate osakeste arv suureneb. Sel viisil realiseerub erbiumiga legeeritud kius populatsiooni inversioonijaotus ja tekivad tingimused optilise võimenduse õppimiseks.
Kui sisendsignaali footonienergia E=hf on täpselt võrdne energiatasemete vahega E2 ja E1 vahel, E2-E1=hf, siis metastabiilses olekus osakesed lähevad stimuleeritud kiirguse kujul üle põhiolekusse E1. Kiirgus ja sisendsignaali footonid on identsed footonitega, suurendades seega oluliselt footonite arvu, muutes sisendsignaali tugevaks väljundoptiliseks signaaliks erbiumiga legeeritud kius, realiseerides optilise signaali otsese võimendamise.
2. Süsteemi skeem ja seadme põhitutvustus
2.1. L-riba optilise kiu võimendi süsteemi skemaatiline diagramm on järgmine:
2.2. Erbiumiga legeeritud kiu spontaanse emissiooni ASE valgusallikasüsteemi skemaatiline diagramm on järgmine:
Seadme tutvustus
1.ROF-EDFA-HP suure võimsusega erbiumiga legeeritud kiudvõimendi
| Parameeter | Ühik | Min | Tüüp | Maks | |
| Töölainepikkuse vahemik | nm | 1525. aastal | 1565. aastal | ||
| Sisendsignaali võimsusvahemik | dBm | -5 | 10 | ||
| Küllastuse väljundi optiline võimsus | dBm | 37 | |||
| Küllastuse väljundi optilise võimsuse stabiilsus | dB | ±0,3 | |||
| Müsiindeks sisendi juures 0 dBm | dB | 5.5 | 6.0 | ||
| Sisendi optiline isolatsioon | dB | 30 | |||
| Väljundi optiline isolatsioon | dB | 30 | |||
| Sisendi tagasisidekaotus | dB | 40 | |||
| Väljundi tagasisidekaotus | dB | 40 | |||
| Polarisatsioonist sõltuv võimendus | dB | 0,3 | 0,5 | ||
| Polarisatsioonirežiimi dispersioon | ps | 0,3 | |||
| Sisendpumba leke | dBm | -30 | |||
| Väljundpumba leke | dBm | -30 | |||
| Tööpinge | V (vahelduvvool) | 80 | 240 | ||
| Kiu tüüp | SMF-28 | ||||
| Väljundliides | FC/APC | ||||
| Sideliides | RS232 | ||||
| Pakendi suurus | Moodul | mm | 483 × 385 × 88 (2U riiul) | ||
| Lauaarvuti | mm | 150 × 125 × 35 | |||
2.ROF-EDFA-B erbiumiga legeeritud kiudvõimendi
| Parameeter | Ühik | Min | Tüüp | Maks | ||
| Töölainepikkuse vahemik | nm | 1525. aastal | 1565. aastal | |||
| Väljundsignaali võimsusvahemik | dBm | -10 | ||||
| Väike signaali võimendus | dB | 30 | 35 | |||
| Küllastuse optilise väljundi vahemik * | dBm | 17.20.23 | ||||
| Müra näitaja ** | dB | 5.0 | 5.5 | |||
| Sisendi isolatsioon | dB | 30 | ||||
| Väljundi isolatsioon | dB | 30 | ||||
| Polarisatsioonist sõltumatu võimendus | dB | 0,3 | 0,5 | |||
| Polarisatsioonirežiimi dispersioon | ps | 0,3 | ||||
| Sisendpumba leke | dBm | -30 | ||||
| Väljundpumba leke | dBm | -40 | ||||
| Tööpinge | moodul | V | 4.75 | 5 | 5.25 | |
| lauaarvuti | V (vahelduvvool) | 80 | 240 | |||
| Optiline kiud | SMF-28 | |||||
| Väljundliides | FC/APC | |||||
| Mõõtmed | moodul | mm | 90 × 70 × 18 | |||
| lauaarvuti | mm | 320 × 220 × 90 | ||||
3. Erbiumiga legeeritud kiudvõimendi ROF-EDFA-P mudel
| Parameeter | Ühik | Min | Tüüp | Maks | |
| Töölainepikkuse vahemik | nm | 1525. aastal | 1565. aastal | ||
| Sisendsignaali võimsusvahemik | dBm | -45 | |||
| Väike signaali võimendus | dB | 30 | 35 | ||
| Küllastuse optilise võimsuse vahemik * | dBm | 0 | |||
| Müsiindeks ** | dB | 5.0 | 5.5 | ||
| Sisendi optiline isolatsioon | dB | 30 | |||
| Väljundi optiline isolatsioon | dB | 30 | |||
| Polarisatsioonist sõltuv võimendus | dB | 0,3 | 0,5 | ||
| Polarisatsioonirežiimi dispersioon | ps | 0,3 | |||
| Sisendpumba leke | dBm | -30 | |||
| Väljundpumba leke | dBm | -40 | |||
| Tööpinge | Moodul | V | 4.75 | 5 | 5.25 |
| Lauaarvuti | V (vahelduvvool) | 80 | 240 | ||
| Kiu tüüp | SMF-28 | ||||
| Väljundliides | FC/APC | ||||
| Pakendi suurus | Moodul | mm | 90*70*18 | ||
| Lauaarvuti | mm | 320*220*90 | |||