Fiber optik ağlar için hafniyum-bizmut-erbiyum ortak katkılı kompakt fiber yükselteçlerin (HfBi-EDFA) kazanç performansının pompalama yönüne bağlılığının deneysel incelenmesi
Experimental investigation of the dependence of the pumping direction of gain performance of hafnium-bismuth-erbium co-doped compact fiber amplifiers (HfBi-EDFA) for fiber optic networks
Yazar: AŞKINNUR AŞKIN
Danışman: PROF. DR. AHMET ALTUNCU ; DR. ÖĞR. ÜYESİ FIRAT ERTAÇ DURAK
Kütahya Dumlupınar Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, yoğun biçimde Hafniyum-Bizmut-Erbiyum ortak katkılı fiber yükseltecin (HfBi-EDFA) kazanç performansının pompalama yönüne bağlılığı deneysel olarak incelenmiştir. 980 nm pompa lazeri ile pompalanan HfBi-EDFA kazancının üç farklı pompalama yöntemi için, pompa gücü, sinyal giriş gücü ve dalgaboyu ile değişim karakteristikleri deneysel olarak elde edilmiştir. Deneysel kazanç karakterizasyonu için aktif kazanç ortamı olarak 0.3 m uzunlukta yoğun katkılı HfBi-EDF kullanılmıştır. Üç farklı pompalama yöntemi için kazanç performansları karşılaştırıldığında, geri ve çift yönlü pompalama yöntemlerine kıyasla ileri yönlü pompalama yöntemi ile daha yüksek kazanç performansının elde edildiği görülmüştür. Diğer taraftan, klasik EDFA tasarımında daha yüksek kazanç performansı sunan çift yönlü pompalama yöntemi kullanıldığında sisteme eklenen pompa lazer bölücü ve bağlantı kayıpları nedeniyle, çok daha düşük kazanç performansı sergilediği görülmüştür. Bu çalışmada ayrıca, 0.3 m ve 1.1 m uzunlukta aktif fiberli HfBi-EDFA'nın spectral kazanç performansı da karşılaştırılmıştır. Deneysel analiz sonuçları, 0.3 m HfBi-EDFA'nın C bandında, 1.1 m HfBi-EDFA'nın L bandında sinyal yükseltimine elverişli olduğunu göstermektedir. Diğer taraftan, 0.3 m HfBi-EDFA ve 3 m klasik EDFA elektriksel SNR ölçümleri de gerçekleştirilerek, HfBi-EDFA'nın gürültü performansının önemli ölçüde düşük olduğu görülmüştür.

Abstract:
In this study, the dependence of the gain performance on the pumping direction of a heavily doped Hafnium-Bismuth-Erbium co-doped fiber amplifier (HfBi-EDFA) is experimentally analyzed. The gain variations of the HfBi-EDFA with pump power, signal input power, and wavelength pumped with a 980 nm pump laser were experimentally obtained for three different pumping methods. For experimental gain characterization, 0.3 m long heavily doped HfBi-EDF was used as the active gain medium. When the gain performances for the three different pumping methods were compared, it was seen that higher gain performance was obtained in the forward pumping method compared to the backward and bidirectional pumping methods. On the other hand, when the bidirectional pumping method, which offers higher gain performance, is used in the classical EDFA design, it has been observed that the pump laser output exhibits much lower gain performance due to the laser divider and connection losses added to the system. In this study, the spectral gain performance of HfBi-EDFA was also compared with 0.3 m and 1.1 m active fiber. Experimental analysis results show that 0.3 m HfBi-EDFA is suitable for signal amplification in the C band and 1.1 m HfBi-EDFA is suitable for signal amplification in the L band. On the other hand, electrical SNR measurements of 0.3 m HfBi-EDFA and 3 m classical EDFA were also made and it was observed that the noise performance of HfBi-EDFA was significantly poorer.