الوصف: مكبر الألياف المشبع بالإربيوممكبر بصري EDFA
مضخم الألياف الضوئية المضاف إليه الإربيوم (EDFA(أي مُضخِّم الإشارة الضوئية المُشَبَّب بـ Er3+ في قلب الألياف عبر الإشارة) هو أول مُضخِّم ضوئي طُوِّرَ من قِبَل جامعة ساوثهامبتون عام ١٩٨٥، ويُعَدُّ من أعظم الاختراعات في مجال اتصالات الألياف الضوئية. الألياف المُشَبَّعة بالإربيوم هي نوع من الألياف تحتوي على كمية صغيرة من أيونات الإربيوم (Er) من العناصر الأرضية النادرة في ألياف الكوارتز، وهي جوهر...مضخم الألياف المشبع بالإربيوممنذ أواخر ثمانينيات القرن الماضي، شهدت أبحاث مُضخِّمات الألياف المُشبَّعة بالإربيوم تطوراتٍ كبيرة. وقد زادت تقنية WDM من سعة اتصالات الألياف الضوئية بشكل كبير، وهي تُعتبر المُضخِّم البصري الأكثر استخدامًا في اتصالات الألياف الضوئية.
تطبيق: مُضخِّم الألياف الضوئية هو جهاز تضخيم بصري يُضخِّم الإشارة الضوئية مباشرةً في أنظمة اتصالات الألياف الضوئية. في أنظمة الاتصالات التي تستخدم الألياف الضوئية، تُضخِّم هذه التقنية الإشارة الضوئية مباشرةً دون تحويلها إلى إشارة كهربائية. يُعدُّ مُضخِّم الألياف المُشبَّع بالإربيوم (EDFA)، وهو مُضخِّم الإشارة الضوئية المُزوَّد بأيون الإربيوم Er3+ في قلب الألياف عبر الإشارة، أول مُضخِّم بصري طُوِّرَ من قِبَل جامعة ساوثهامبتون في المملكة المتحدة وجامعة توهوكو اليابانية، ويُعَدُّ من أهمِّ الاختراعات في مجال اتصالات الألياف الضوئية. الألياف المُشبَّعة بالإربيوم هي نوع من الألياف التي تحتوي على كمية صغيرة من أيونات الإربيوم (Er) من العناصر الأرضية النادرة في ألياف الكوارتز، وهي جوهر مُضخِّم الألياف المُشبَّع بالإربيوم. منذ أواخر ثمانينيات القرن الماضي، تَحقَّقَت إنجازاتٌ كبيرة في أبحاث مُضخِّمات الألياف المُشبَّعة بالإربيوم. وقد زادت تقنية WDM بشكل كبير من سعة اتصالات الألياف الضوئية، وهي أكثر المُضخِّمات الضوئية استخدامًا في اتصالات الألياف الضوئية.
المعلمة الأساسية
اسم الكلمة: مضخم الألياف المشبع بالإربيوم
مصطلح ذو صلة:مكبر بصري
يمكن لألياف الكوارتز المُشَبَّبة بعناصر أرضية نادرة (مثل Nd وEr وPr وTm، إلخ) أن تُشكِّل نظام ليزر متعدد المستويات، وتُضخِّم إشارة الدخل مباشرةً تحت تأثير ضوء المضخة. بعد توفير التغذية الراجعة المناسبة، يُشكَّل ليزر الألياف. يبلغ طول الموجة التشغيلية لمُضخِّم الألياف المُشَبَّب بـ ND 1060 نانومتر و1330 نانومتر، إلا أن تطويره وتطبيقه محدودان بسبب الانحراف عن المنفذ الأمثل لاتصالات الألياف، بالإضافة إلى أسباب أخرى. تقع أطوال الموجة التشغيلية لـ EDFA وPDFA في أقل نطاقات فقدان (1550 نانومتر) وطول موجة التشتت الصفري (1300 نانومتر) لاتصالات الألياف الضوئية، على التوالي. تعمل تقنية TDFA في النطاق S، وهي مناسبة جدًا لتطبيقات أنظمة اتصالات الألياف الضوئية. وقد أثبتت تقنية EDFA، التي تُمثِّل أسرع تطور، فعاليتها العملية.
بناءً على تطور الألياف المُشبعة بالإربيوم، يستمر ظهور العديد من مُضخِّمات الألياف الجديدة. على سبيل المثال، يُعد مُضخِّم الألياف ثنائي النطاق (DBFA) المُعتمد على الألياف المُشبعة بالإربيوم مُضخِّمًا بصريًا عريض النطاق، ويمكنه تغطية كامل نطاق إرسال تقسيم الطول الموجي (WDM) تقريبًا. ومن المنتجات المماثلة مُضخِّم الألياف الضوئية فائق النطاق (UWOA)، الذي يغطي نطاقًا تردديًا يكفي لتضخيم ما يصل إلى 100 قناة طول موجي في ليف واحد.
تطبيق عملي
يمكن أن يؤدي تطبيق مكبر الألياف المشبع بالإربيوم (مكبر EDFA) في نظام الاتصالات الرقمية بالألياف الضوئية التقليدية إلى توفير الكثير من المكررات الضوئية، كما يتم زيادة مسافة التتابع بشكل كبير، وهو أمر ذو أهمية كبيرة لنظام جذع الكابلات الطويلة المسافة.
وتشمل تطبيقاتها الرئيسية ما يلي:
١. يمكن استخدامها كمضخم مسافة ضوئية. تعاني مكررات الألياف الضوئية الإلكترونية التقليدية من العديد من العيوب. على سبيل المثال، عند تحويل الإشارة الرقمية إلى التناظرية، يجب تغيير المكرر وفقًا لذلك؛ وعند تغيير سرعة الجهاز من منخفضة إلى عالية، يجب استبداله وفقًا لذلك. لا تنقل سوى نفس الطول الموجي للإشارة الضوئية، كما أن هيكلها معقد ومكلف، وما إلى ذلك. تتغلب مضخمات الألياف الضوئية المشبعة بالإربيوم على هذه العيوب، فهي لا تتغير مع تغير وضع الإشارة فحسب، بل لا تحتاج أيضًا إلى استبدال عند توسيع الجهاز أو استخدامه في الإرسال المتعدد بتقسيم الطول الموجي الضوئي.
٢. يمكن استخدامه كمضخم لاحق للمرسل البصري ومضخم تمهيدي للمستقبل البصري. كمضخم لاحق للمرسل البصري، يمكن زيادة قوة نقل الليزر من ٠ ديسيبل إلى +١٠ ديسيبل. عند استخدامه كمضخم تمهيدي للمستقبل البصري، يمكن تحسين حساسيته بشكل كبير. لذلك، يتم تركيب مضخم أو مضخمين مشبعين بالإربيوم فقط على الخط، مما يزيد مسافة نقل الإشارة بمقدار ١٠٠-٢٠٠ كيلومتر.
بالإضافة إلى ذلك، مكبر الألياف المشبع بالإربيوم(مكبر صوت EDFA) لحل هذه المشكلة. لقد حظيت مضخمات الألياف المُشبعة بالإربيوم باعتراف عالمي، وأصبحت تُستخدم على نطاق واسع. ومع ذلك، تواجه مضخمات الألياف المُشبعة بالإربيوم بعض القيود. على سبيل المثال، في الاتصالات بعيدة المدى، لا يمكن إجراء الاتصالات بين المحطات، ويصعب تحديد الأعطال بسهولة، كما أن عمر مصدر ضوء المضخة قصير. مع التطور المستمر لتكنولوجيا اتصالات الألياف الضوئية، سيتم حل هذه المشاكل بشكل مرضٍ.
وقت النشر: ١٤ مارس ٢٠٢٥