6.3. Інші характеристики ербієвих волоконних підсилювачів

У процесі підсилення оптичного сигналу відбувається збіднення населеності метастабільного рівня. Оскільки кількість електронів на цьому рівні розподілена рівномірно вздовж усієї активної ділянки волокна, збіднення наростає в міру просування оптичного сигналу вздовж волокна (лавинне збільшення фотонів близнюків). Іншими словами, середовище прагне перейти в стан насиченості, при якому ступені заселеності основного та метастабільного рівнів однакові. Швидкість та ступінь збіднення залежать від потужності оптичного сигналу, що поступає на вхід волокна, тобто від кількості фотонів, які переносяться оптичним сигналом.

Я кщо кількість таких фотонів невелика у порівнянні з кількістю електронів, які знаходяться на метастабільному рівні, то це мало впливає на ступінь заселеності, оскільки кількість електронів, що переходять на основний рівень при вимушеному випромінюванні, швидко компенсується за рахунок випромінювання накачування. При цьому коефіцієнт підсилення ВОП максимальний. При збільшенні сигнальних фотонів компенсація електронів на метастабільному рівні поступово зменшується і при певній потужності випромінювання наступає насичення. При такій потужності прямує до одиниці, а при подальшому рості потужності він навіть стає менше одиниці.

Н

Рис. 6.3.1

Як бачимо з графіка, вихідна потужність лінійно зростає при вхідних потужностях від –30 до – 10 дБм. На ділянці – 10, 0 дБм вихідна потужність збільшується нелінійно. І, нарешті на ділянці Б-Т вона практично залишається без змін (зона насичення). Коли вхідна потужність стає того самого порядку, що й вихідна потужність, крива іде вниз. Така залежність вихідної потужності від вхідної призводить до того, що при великих потужностях вхідного сигналу відбувається спотворення його форми (відомий ефект електронних підсилювачів).

Ця залежність отримана при нульовій частоті модуляції. Природно, що при підвищенні частоти (зменшується час активного впливу імпульсу на активне середовище) ситуація починає поліпшується. При цьому на надвисоких частотах вже практично немає різниці, в якому режимі працює підсилювач.

Іншим важливим параметром ВОП є коефіцієнт шуму. Ця величина визначається в основному спонтанним випромінюванням:

, (6.3.1)

де – потужність спонтанного випромінювання, – робоча частота (світлова), – ширина (частотна) оптичного спектра випромінювання.

До рівня шумів спонтанного випромінювання треба додати також залишкове випромінювання накачування та паразитне випромінювання, що зумовлене відбиваннями від торців підсилювача.

Отже, головними характеристиками ВОП є:

• діапазон довжин хвиль, які підсилюються або ;

• коефіцієнт підсилення на лінійній ділянці (дБ);

• рівень вхідної потужності, при якій наступає насичення (дБм);

• коефіцієнт шуму (дБм);

• рівень потужності остаточного випромінювання накачування (дБм);

• рівень відбитої потужності на вході і на виході ВОП.