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YDFA掺镱光纤放大器

  • 掺镱光纤放大器

    掺镱光纤放大器(YDFA)通过用半导体激光器泵浦掺镱光纤产生增益,用于放大1030~1100nm波段的激光信号,Hi1060单模光纤或PM980偏振保持光纤输出,输出功率连续可调,具有高增益和低噪声的优点。台式YDFA便于实验操作,用户可以通过前面板上的按钮调节泵的电流和输出功率。此外,还提供更紧凑的模块化YDFA,方便用户进行系统集成。桌面YDFA和模块化YDFA都可以支持PC软件控制和串行命令控制。


    YDFA 1030nm -1100nm 图片 1

    特性

    - 宽波长范围

    - 高输出功率

    - 低噪音

    应用

    - 光纤通信

    - 光纤传感

    - 光纤激光器

    YDFA 1030nm - 1100nm 图片 2


    产品规格和手册

    产品手册链接:


    光学参数单位典型值
    断续器下午
    工作波长nm1030~1100
    输入信号功率dBm0~10
    饱和输出功率dBm17/20/23/25/26/27/30/33/37/40 @0dBm输入
    噪声系数dB5
    偏振相关增益dB<0.3-
    偏振消光比dB-20
    输入/输出隔离dB>35
    光功率监控-输出功率
    光纤 -Hi 1060PM980
    光纤连接器 -FC/APC
    控制方式
    ACC/APC


    一般参数桌面模块
    控制功能按键RS232 串行通信
    遥控端口自选DB9 Female
    电源AC100~240V, <30W直流5V,<15W
    大小17~27dBm260(W)×320(D)×120(H)mm125(W)×150(D)×30(H)mm
    30~40dBm360(W)×350(D)×120(H)mm139(W)×235(D)×70(H)mm
    工作温度-5~+35°C
    工作湿度0~70%


    订购信息/产品代码
    YDFA饱和输出功率(分贝)纤维包装

    17/20/23/25/26/27/30/33/37/40

    SM = HI 1060

    PM= PM 980


    M=模块

    B=桌面


  • 1、单波长EDFA分为前置放大器PA、功率放大器BA、线路放大器LA,有什么区别?


    掺铒光纤小信号放大器(PA,前置放大器)专用于放大-45dBm~-25dBm范围内的微弱光信号,典型小信号增益高达35~45dB,噪声系数低。通常用于在光电探测器提高其检测微弱光信号的能力之前对信号进行预放大,因此也称为前置放大器。例如下图中,输入光功率为-35dBm。经PA35放大器放大后,为频谱中的信号提供35dB以上的有效增益,放大后的信噪比仍高于30dB。如果换成BA放大器,虽然总功率也可以放大到同等水平,但信背比只有10dB左右或者更低。



    掺铒光纤功率放大器(BA,Booster-Amplifier)是在光源具有一定功率的基础上,进一步提高光源的发射功率。通常用于提升-6dBm~+3dBm或更高范围内的光信号功率。普通单机机型最大输出功率可达26dBm(400mW),大功率单机机型可达40dBm(10W)。通常用于提高激光光源的发射功率,重点是追求高输出功率。SIMTRUM Optoelectronics的10瓦大功率1550nm单模单波长激光器内部包含一个40dBm的光功率放大器。


    掺铒光纤线路放大器(LA,In-Line Amplifier)是专门用于光纤激光器或光纤通信系统中线路中继的光功率放大器产品。它结合了PA放大器和BA放大器的优点,可以为小信号提供高增益。放大还可以传输更高的激光功率,具有增益高、发射功率大、噪声相对较低等优点,用于光纤段之间增加中继长度或在光接入网部分相应的单点对多点补偿分支损耗. 简单的理解可以认为是PA和BA的结合。


    2、推荐使用光纤连接器的结构和承受功率。


    当自由空间耦合或使用光纤接头匹配两根光纤时,光会入射到该界面上。如果光强度高,会降低功率的适用性,并对光纤造成永久性损坏。常用的FC型光纤连接器 使用环氧树脂将连接器陶瓷插芯固定在石英光纤上, 高强度光产生的热量会使环氧树脂熔化,从而在光纤连接器表面中心留下残留物,这会导致光纤连接器端面容易损坏 而当端面有污染或灰尘时,更容易损坏。



    空气/玻璃界面上的估计光功率密度

    * 以下所有值均适用于未连接(裸)石英光纤,用于自由空间耦合以清洁光纤端面

    类型理论损伤阈值实用安全等级
    CW(平均功率)~1 MW/cm2~250 kW/cm2
    10ns 脉冲(峰值功率)~5 GW/cm2~1 GW/cm2


    要估计光纤端面上的适用功率水平,请将功率密度乘以有效面积。注意这个计算假设光束具有均匀的强度分布,但是单模光纤中的大多数激光束是高斯的,使得光束的中心比边缘更密集,所以这些计算将略高于损伤阈值或实际安全水平。假设一个连续光源,从估计的功率密度,可以确定相应的功率水平。


    SMF-28 超单模光纤:

    8.66 x 10-7 cm2 x 1 MW/cm2 = 8.7 x 10-7 MW = 870 mW(理论损伤阈值)

    8.66 x 10-7 cm2 x 250 kW/cm2 = 2.1 x 10-4 kW = 210 mW(实际安全等级)

     

    针对我们的单模光纤激光器和放大器,我们建议输出功率为23dBm(200mW)及以下的激光器和放大器,输出光纤可以通过法兰与其他同类型的单模光纤跳线对接,如下图所示。FC型光纤连接器通过法兰连接如图所示。但在连接光纤连接器前,应使用专用的光纤清洁盒进行清洁,并用光纤端面检测仪仔细观察,确认无灰尘和污染后,方可通过法兰连接,否则,光纤连接激光打开时可能会被烧毁。头端面。连接法兰时,确保激光器的输出光已关闭。不使用时,请盖上光纤连接器的防尘帽。尽量避免频繁插拔前面板上的光纤连接器,以免被灰尘污染而烧毁光纤连接端面。


    200mW以上的大功率激光光源(或EDFA-BA-23以上功率的放大器)的输出尾纤也默认带有FC/APC连接器,但此连接器仅用于用户功率测试(方便连接到具有 FC 接口的设备)。光功率计),如下图所示。



    或者如果用户要求尾纤输出带准直镜,可以提出输出光斑的准确参数(光斑尺寸、工作距离、发散角),我们可以相应地为激光器匹配定制的光纤准直镜. 但需要增加成本。如下图所示,带有FC/APC接口的准直器和适配器将激光准直并输出到自由空间,如下图所示(图片来源Thorlabs网站)。



    需要向用户强调的是,如果光纤连接器输出功率超过200mW的激光,则绝对禁止将光纤连接器与任何其他类型的光纤连接器连接,否则会造成很大的损失。损坏光纤连接器和光源的风险。如果需要连接其他光纤,唯一的选择就是使用光纤熔接机热熔连接,如下图所示。




    3、EDFA的ACC和APC模式有哪些?


    ACC模式-自动电流控制:EDFA泵浦电流由用户设置,EDFA自动锁定,保持泵浦电流恒定。即使输入光功率发生波动,泵浦电流也不会随之变化,因此输出功率也会波动。EDFA 不会干扰这种功率波动,并且 ACC 模式适用于所有 EDFA 型号。小信号 EDFA 放大器,仅 ACC 模式。


    APC模式-自动功率控制:EDFA的信号光输出功率由用户设定,PD自动监测并反馈输出功率,EDFA控制并自适应调节泵,达到输出信号的稳定。APC模式的优点是当输入光功率发生波动时,EDFA会尽可能减小输出功率的波动,适用于功率型和线型EDFA。


    借助下图易于理解




    4、网站上的EDFA掺铒光纤放大器种类很多,例如单波长EDFA、多波长EDFA、脉冲EDFA,它们有什么区别?脉冲 EDFA 与单波长 EDFA 相比有哪些优势?


    单波长EDFA、多波长EDFA、脉冲EDFA,虽然原理相同,都是980nm波段的激光泵浦掺铒光纤,在C波段和L波段产生光增益,经过优化设计和加工。


    单波长EDFA 产品的主要设计只考虑在C波段或L波段同时输入的单波长信号,不考虑多波长同时放大的应用;实际上,也可以将多个波长同时输入到放大器中,但不同波长在C波段的增益,最大可能达到3dB。


    多波长EDFA 增益平坦型产品的主要设计考虑了C波段多个波长同时输入,需要考虑多个波长同时放大的增益平坦度。通过优化设计,最佳增益平坦度可以在 1.5dB 以内。但需要注意的是,当输入光功率和输出光功率都需要为固定值时,才能达到最好的平坦度;例如,某型号多波长增益平坦EDFA,设计输入光功率为-20dBm,输入光功率为20dBm,增益平坦度≤1.5dB;当输入光功率偏离-20dBm或输出光功率偏离20dBm时,增益平坦度可能会变大;


    脉冲EDFA 主要针对低重复频率(<1MHz)、窄脉宽信号(<10ns),因为这样的脉冲信号在放大和激发各种非线性效应时容易产生高脉冲,导致频谱劣化和脉冲失真,因此放大器在满足功率放大的同时,最大限度地减少了EDFA放大过程中的光学非线性效应,减少了脉冲失真,提高了放大信号频谱上的信背比。


    单击 此处 了解更多单波长 EDFA 信息。


    5、脉冲型放大器能否放大方波脉冲并保持脉冲形状不变?


    虽然脉冲放大器针对脉冲激光信号进行了优化,但在放大脉宽较宽的方波脉冲激光(脉冲宽度>50ns)信号时,由于增益光纤的特性,信号脉冲的前沿为优先增益放大,在脉冲的中部和尾部获得的增益逐渐减小,所以顶部平坦的方波脉冲,经过EDFA放大后,往往会出现前部向上的脉冲前端形状,并逐渐下降这种现象无法消除,而且脉冲宽度越宽,这种现象越明显(可以理解为脉冲前面的信号消耗的上层离子没有及时补充,信号后面的脉搏已经到了,所以脉冲后面的增益逐渐减小)。如下图所示,500ns脉冲放大后的脉冲波形和40us脉冲放大后的脉冲波形可以看出它们有顶部失真,40us脉冲放大后的失真更严重。



    (放大前的蓝色激光脉冲上方,脉宽40us,顶部平坦;黄色为放大后的激光脉冲,顶部明显凹凸不平)


    6、什么是泵保护器?你如何选择?


    我们发现有些客户的980nm泵浦激光器在开始使用或者使用频率很低的时候遇到不亮的情况。维修过程中发现部分原因是输出光纤端面烧毁(激光输出时光纤接头插拔过,或者光纤端面出现过弯引起的激光器上的灰尘),另一部分原因是返回光进入泵浦激光器芯片,对芯片造成不可逆的损坏。鉴于这种情况频率高,建议使用泵保护器。泵浦保护器是一种光纤涂层的过滤元件,通常添加在泵浦激光器和用户的波分复用器之间,以防止稀土光纤产生信号。一小部分光通过 WDM 泵回,导致泵浦激光器损坏。为了使用方便,我们的980nm泵浦激光器产品可以在机箱内部集成一个保护器。该器件双向传输泵浦波长(910~990nm),不传输掺铒光纤的信号光(抗反射波长1500~1600nm)或不传输掺镱光纤的信号光(抗反射)反射波长1020~1120nm),从而保护泵浦激光器,但保护器会带来10~15%的功率损耗。 需要注意的是,掺铒光纤和掺镱光纤所需的泵浦保护器并不通用,所以在购买泵浦激光器时,请与我们确认泵浦模块中是否内置保护器以及具体的减反射波长的保护者。 此外,保护器对980nm泵浦波长没有单向隔离作用,即沿输出光纤反射的980nm激光仍然可以通过泵浦保护器返回泵浦激光器。如果泵需要单向隔离,可以加980nm隔离器件。泵保护器的使用方法如下:










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