Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

L-Bandı Erbiyum Katkılı Fiber Amplifikatörde (L-EDFA) Pompa Dalgaboyu ve Fiber Uzunluğunun Optimizasyonu Ahmet ALTUNCU Arif BAŞGÜMÜŞ Dumlupınar Üniversitesi,

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "L-Bandı Erbiyum Katkılı Fiber Amplifikatörde (L-EDFA) Pompa Dalgaboyu ve Fiber Uzunluğunun Optimizasyonu Ahmet ALTUNCU Arif BAŞGÜMÜŞ Dumlupınar Üniversitesi,"— Sunum transkripti:

1 L-Bandı Erbiyum Katkılı Fiber Amplifikatörde (L-EDFA) Pompa Dalgaboyu ve Fiber Uzunluğunun Optimizasyonu Ahmet ALTUNCU Arif BAŞGÜMÜŞ Dumlupınar Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, Kütahya altuncu@dumlupinar.edu.tr arifbasgumus@dumlupinar.edu.tr http://eem.dumlupinar.edu.tr/~altuncu Bilgilendirme : Bu proje Devlet Planlama Teşkilatı tarafından desteklenmektedir. (Proje No : 2003K120380 )

2 Tek Modlu (SMF) Fiberde İletim Bandları Ahmet Altuncu, Arif Başgümüş - Dumlupınar Üniversitesi 700130011009001700 nm1500 Görülebilir Infrared “E” Bandı ~ 1370 - 1440 nm “S” Bandı ~ 1470 - 1500 nm “C” Bandı ~ 1530 - 1565 nm “L” Bandı ~ 1570 - 1610 nm “O” Bandı ~ 1270-1350 nm SMF zayıflama eğrisi Şekil.1. Işık spektrumu

3 Erbiyum Enerji Seviye Diyagramı Ahmet Altuncu, Arif Başgümüş - Dumlupınar Üniversitesi Şekil.2. Erbiyum İyonunun (Er 3+ ) Silika için Enerji Seviye Diyagramı.

4 EDFA Modelleri En hızlıdan (en az hassastan) en yavaşa (en fazla hassas olana) doğru Giles Modeli : Tam spektral çözüm sağlar. Absorplama ve kazanç (absorplama ve emisyon kesit alanları) parametrelerine dayanır. Birbirine bağlantılı oran ve yayınım denklemlerinin fiber boyunca integrasyon ile çözümüne dayanır. Saleh Modeli : 2 seviyeli model. Fiber ucundaki pompa ve sinyal güçlerini tahmin edebilir. Arkaplan kaybı, ASE ve ESA ihmal ediliyor. Elektrik alan ve katkılama dağılımları fiber pozisyon ve güç seviyelerinden bağımsız. Jopson Modeli : Fiber boyunca pompa, sinyal ve ASE güçleri ile ters birikim değişimleri hesaplanabilir. Eşdeğer ASE girişli Saleh Modeli : Saleh modeline ek olarak fiber ucundaki eşdeğer ASE’yi de hesaplayabilir. Eşdeğer ASE girişi ile Saleh modelinin doğruluğu artırılır. Ahmet Altuncu, Arif Başgümüş - Dumlupınar Üniversitesi

5 L Bandında Amplifikasyonun Özellikleri Ahmet Altuncu, Arif Başgümüş - Dumlupınar Üniversitesi L Bandında düşük popülasyon ters birikimi : ~ % 40 C Bandında : > % 70 Daha uzun erbiyum katkılı fiber gereksinimi : 50 ~ 100 m C Bandında : 5 ~ 10 m Yüksek pompa gücü gereksinimi : 100 ~ 200 mW C Bandında : 50 ~ 100 mW Güç transfer verimini artırmak için extra özel teknikler kullanılması gerekebilir : C bandında prob sinyali uygulama C Bandındaki geri yönlü ASE’yi L-EDFA’ya yeniden uygulama Sinyal ve/veya pompa ışını için iki veya üç geçişli konfigürasyon

6 L Bandında Simülasyonun Özellikleri 1600 nm’nin üzerindeki sinyal dalgaboyları için ESA etkisi (Excited State Absorption) dikkate alınmalı : Pompa ESA ve Sinyal ESA ESA_Giles veya ESA-Kesit alan parametreleri Oran ve yayınım denklemlerini çözmek için kullanılan nümerik algoritmaların yakınsaması C bandı EDFA’ya göre daha yavaş ve daha az kararlı Optik elemanların geri dönüş kayıpları ( özellikle erbiyum katkılı fiber girişindeki) ve spektral kesit alan değerlerindeki belirsizlikler simülasyonla deneysel performans arasında farka neden olabilir. Ahmet Altuncu, Arif Başgümüş - Dumlupınar Üniversitesi

7 Optiwave Optiamplifier 4.0 Ahmet Altuncu, Arif Başgümüş - Dumlupınar Üniversitesi Şekil.3. Optiamplifier 4.0 menüsü

8 L-Bandı EDFA Simülasyon Devre Şeması Ahmet Altuncu, Arif Başgümüş - Dumlupınar Üniversitesi Şekil.4. Simülasyonu yapılan L-EDFA Devre Şeması

9 Simülasyon Parametreleri Ahmet Altuncu, Arif Başgümüş - Dumlupınar Üniversitesi Tablo.1.Metro-12 erbiyum katkılı fiber parametreleri. NA0.21 Kesim dalgaboyu960 nm İyon konsantrasyonu1.6e25 iyon/m 3 Öz yarıçapı1.75 µm Arkaplan kaybı 8 dB/km @ 1310 nm Absorblama 10.46 dB/m @ 980 nm 7.28 dB/m @ 1480 nm 17.70 dB/m @ 1530 nm Emisyon 2.01 dB/m @ 1480 nm 16.59 dB/m @ 1530 nm Şekil 5. Metro-12 EDF için absorblama ve emisyon spektrumları a) 980 nm pompa bandında absorblama spektrumu b) 1480 nm pompa ve 1550 nm sinyal bandı için absorplama ve emisyon spektrumu. (a) (b)

10 Simülasyon Sonuçları-1 Ahmet Altuncu, Arif Başgümüş - Dumlupınar Üniversitesi Şekil.6. 980 nm ve 1480 nm’de ileri yönde pompalanan 50 m ve 75 m uzunlukta L bandı EDFA’nın a)Kazanç spektrumu b) Gürültü faktörü spektrumu (Pp = 150 mW, Psig = -30 dBm, 1540-1640 nm arası 100 WDM kanal) (a)(b)

11 Simülasyon Sonuçları-2 Ahmet Altuncu, Arif Başgümüş - Dumlupınar Üniversitesi Şekil.7. 980 nm ve 1480 nm’de geri yönde pompalanan 50 m ve 75 m uzunlukta L bandı EDFA’nın a)Kazanç spektrumu b) Gürültü faktörü spektrumu (Pp = 150 mW, Psig = -30 dBm, 1540-1640 nm arası 100 WDM kanal) (a)(b)

12 Simülasyon Sonuçları-3 Ahmet Altuncu, Arif Başgümüş - Dumlupınar Üniversitesi Şekil.8. 980 nm ve 1480 nm’de çift yönlü pompalanan 50 m ve 75 m uzunlukta L bandı EDFA’nın a)Kazanç spektrumu b) Gürültü faktörü spektrumu (Pp = 2x75 mW, Psig = -30 dBm, 1540-1640 nm arası 100 WDM kanal) (a)(b)

13 Simülasyon Sonuçları-4 (1,2,3 özeti) Ahmet Altuncu, Arif Başgümüş - Dumlupınar Üniversitesi Tablo 2. İleri, geri ve çift yönlü olarak 980 nm veya 1480 nm’de pompalanan 50 m ve 75 m uzunlukta L bandı EDFA için 20 dB kazanç bandgenişliği ve kullanılabilir bandgenişliği (NF < 5dB) Pompalama Konfigürasyonu EDF Uzunluğu (m) 20 dB Kazanç Aralığı (nm) 20 dB Kazanç Bandgenişliği (nm) Kullanılabilir Bandgenişliği (nm) İleri 980 nm Geri 980 nm Çift Yönlü 980 nm 50 1559-1616 0 1556-1618 57 0 62 49 0 60 İleri 1480 nm Geri 1480 nm Çift Yönlü 1480 nm 50 1557-1618 1571-1612 1555-1619 61 41 64 46 0 55 İleri 980 nm Geri 980 nm Çift Yönlü 980 nm 75 1592-1625 0 1577-1629 33 0 52 33 0 43 İleri 1480 nm Geri 1480 nm Çift Yönlü 1480 nm 75 1576-1630 0 1561-1633 54 0 72 52 0 52

14 Simülasyon Sonuçları-5 Ahmet Altuncu, Arif Başgümüş - Dumlupınar Üniversitesi Şekil.9. İleri ve geri pompa lazeri için 980 nm ve 1480 nm’nin değişik konfigürasyonlarının kullanıldığı a)Kazanç spektrumu ve b) Gürültü faktörü spektrumu (Pp = 2x75 mW, Psig = -30 dBm, EDF uzunluğu 50 m, 1540-1640 nm arası 100 WDM kanal) (a) (b)

15 Simülasyon Sonuçları-6 (5 özeti) Ahmet Altuncu, Arif Başgümüş - Dumlupınar Üniversitesi Tablo 3. Çift yönlü hibrit pompalanan 50 m uzunlukta L bandı EDFA için 20 dB kazanç bandgenişliği ve kullanılabilir bandgenişliği (NF < 5dB) Pompalama Konfigürasyonu EDF Uzunluğu (m) 20 dB Kazanç Aralığı (nm) 20 dB Kazanç Bandgenişliği (nm) Kullanılabilir Bandgenişliği (nm) Çift Yönlü 980-980 nm 501556-16186260 Çift Yönlü 1480-1480 nm 501555-16196455 Çift Yönlü 980-1480 nm 501555-16196461 Çift Yönlü 1480-980 nm 501556-16196352

16 Simülasyon Sonuçları-7 Ahmet Altuncu, Arif Başgümüş - Dumlupınar Üniversitesi Şekil.10. 980 nm’de çift yönlü pompalama için a) Kazanç spektrumu ve b) Gürültü faktörü spektrumu (Pp = 2x75 mW, Psig = -30 dBm, 1540-1640 nm arası 100 WDM kanal) (a) (b)

17 Simülasyon Sonuçları-8 Ahmet Altuncu, Arif Başgümüş - Dumlupınar Üniversitesi Şekil.11. 980 nm’de çift yönlü pompalama için 20 dB kazanç bandgenişliğinin a)İleri/toplam pompalama oranı Pp.top = 150 mW, b)Erbiyum katkılı fiber uzunluğu ile değişimi (Pp = 2x75 mW). (Her iki şekil için Psig = -30 dBm, 1540-1640 nm arası 100 WDM kanal.) (a) (b)

18 Sonuçlar Ahmet Altuncu, Arif Başgümüş - Dumlupınar Üniversitesi * L Bandı EDFA’da pompa dalgaboyu ve EDF uzunluğunun kazanç ve gürültü faktörü spektrumlarına etkisi incelenmiştir. * 1480 nm’deki daha yüksek kazanç bandgenişliğine rağmen, gürültü faktörünün 5 dB’den düşük olduğu kullanılabilir bandgenişliği 980 nm’de daha yüksektir. * L Bandı EDFA, maksimum kazanç-gürültü performansı için çift yönlü olarak 980-980 nm veya 980-1480 nm’de pompalanabilir. * Kullanılan Metro-12 EDF parametreleri için optimum ileri/toplam pompa gücü oranı 0.4~0.6, optimum EDF uzunluğu 45~55 m’dir.

19 Bu denklem güce bağımlı olan Aeff ve parametrelerini içermektedir. i. seviyenin çakışma integrali veya erbiyum iyonlarını fiber özünde yoğunlaştıma faktörü. Giles modelinde propagasyon denklemlerini, absorblama ve emisyon katsayıları cinsinden yazabiliriz. ve, dalgaboyundaki absorblama ve emisyon katsayılarıdır. Fiber boyunca ortalama popülasyon ters birikimi. ASE dahil tüm ileri ve geri yönlü sinyallerin toplamından oluşur. İç saturasyon gücü.. Katkılama iyonlarının efektif alanı. Katkılama yarıçapı b olan düzgün katkılanmış bir fiberde ‘dir. Ahmet Altuncu, Arif Başgümüş - Dumlupınar Üniversitesi Ek : Giles Modeli


"L-Bandı Erbiyum Katkılı Fiber Amplifikatörde (L-EDFA) Pompa Dalgaboyu ve Fiber Uzunluğunun Optimizasyonu Ahmet ALTUNCU Arif BAŞGÜMÜŞ Dumlupınar Üniversitesi," indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları