ויקיפדיה

מגבר אופטי – הבדלי גרסאות

עיון אינטראקטיבי בהיסטוריה
→ העריכה הקודמתהעריכה הבאה ←
תוכן שנמחק תוכן שנוסף
חזותיקוד ויקי
OfekBot (שיחה | תרומות)
32,748 עריכות
מ בוט: החלפת תגית ref בתבנית הערה
שורה 13:
 
====מבנה המגבר====
על-מנת שלא יווצר [[מהוד אופטי|מהוד]] בתוך המגבר (דבר שעלול ליצור הגברה לפוטונים שמקורם ב[[פליטה ספונטנית]] ולא לאות אותו אנו רוצים להגביר), מחברים בכניסת וביציאת המגבר '''איזולטור אופטי'''‏‏<ref>{{הערה|1=‏רכיב המאפשר מעבר אור בצורה חד-כיוונית, בדומה ל[[דיודה]] עבור [[זרם חשמלי]].‏</ref>}}. את הלייזר השואב ואת האות מחברים לתוך המגבר בעזרת '''[[מצמד סיבים אופטיים]]''' מסוג '''[[WDM]]'''. את הלייזר השואב ניתן לחבר בכניסת המגבר ('''שאיבה קדמית''') או ביציאת המגבר ('''שאיבה אחורית''').
==== משוואות קצב ונוסחאות הגבר====
נסמן ב-s את הפרמטרים הקשורים לאות, וב-p את הפרמטרים השייכים לשאיבה. <math>{\textstyle}\Phi</math> מייצג את [[שטף]] הפוטונים, <math>{\textstyle}\sigma</math> את [[חתך פעולה|חתך הפעולה]], <math>{\textstyle}N_i</math> את מספר האלקטרונים ברמה <math>{\textstyle}i</math>, והפרמטר <math>{\textstyle}A_{ij}</math> את קצב המעבר מרמה <math>{\textstyle}i</math> לרמה <math>{\textstyle}j</math> (יחס הפוך לזמן החיים ברמה), ונקבל מערכת [[משוואה דיפרנציאלית|משוואות דיפרנציאליות]]:<br />
שורה 39:
נגדיר את שטף הסף של השאיבה הדרוש להגבר: <math>\Phi_{th}=\frac{A_{21}}{\sigma_p}=\frac{1}{\sigma_p\cdot\tau_{21}}</math>. עבור ארביום, זמן החיים ברמה 2 הוא: <math>{\textstyle}\tau_{21}=10^{-2}_{[sec]}</math>, וחתך הפעולה הוא: <math>\sigma_p=2\cdot 10^{-21}_{[cm^2]}</math>, ולכן נקבל: <math>\Phi_{th}=5\cdot 10^{22}_{[cm^{-2}sec^{-1}]}</math><br />
 
כאשר הגל השואב מתקדם בתוך המגבר, הפוטונים נבלעים ומעלים את האלקטרונים לרמה גבוהה יותר, כך שככל שמתקדמים לאורך המגבר יש פחות ופחות פוטונים, ולכן גם אלקטרונים ברמה גבוהה, עד שלאחר מרחק מסוים לא יהיו יותר אלקטרונים ברמה העליונה כלל. כאשר האות מתקדם בתוך המגבר, בתחילה הוא יגרום לאלקטרונים ברמה הגבוהה לרדת לרמת היסוד תוך פליטת פוטון (פליטה מאולצת), אולם כאשר האות יגיע לאזור בו אין אלקטרונים ברמה העליונה, פוטונים של האות ייבלעו והאות ילך וידעך עם המרחק. כדי לא להגיע למצב של איבוד עוצמה של האות צריך לבחור את אורך הסיב האופטימלי, כלומר לדאוג שלכל אורך הסיב יתקיים: <math>\textstyle\Phi_p>\Phi_{th}</math>, ואת זאת עושים בעזרת פתרון ([[אנליזה נומרית|נומרי]]) של משוואות ההגבר‏‏<ref name{{הערה|שם="pump">|1=‏המשוואות הנ"ל הן עבור שאיבה קדמית. עבור שאיבה אחורית צריך להחליף סימן במשוואה השנייה.‏</ref>}}:<br />
 
{| border="0" align="center"
שורה 86:
<math>\ I</math> הוא צפיפות ההספק, <math>\ P</math> הוא ההספק, <math>\ \gamma_R</math> הוא הסיכוי לפיזור ראמאן ספונטני ו-<math>\ \alpha</math> הוא הניחות בסיב (תלוי באורך הגל) ביחידות של <math>\ 1/km</math> (אם הניחות נתון ב-<math>\ dB/km</math>, צריך לחלק אותו ב-4.3, זה נובע מהמעבר מבסיס 10 לבסיס e).
 
ה[[משוואה דיפרנציאלית|משוואות הדיפרנציאליות]] המתארות את השינוי בצפיפות ההספק נתונות על ידי<ref name{{הערה|שם="pump"/>}}:
 
{| border="0" align="center"
אוחזר מתוך "https://he.wikipedia.org/wiki/מגבר_אופטי"