Оптички појачавачи у области оптичке комуникације
An оптички појачавачје уређај који појачава оптичке сигнале. У области комуникације оптичким влакнима, углавном игра следеће улоге: 1. Појачавање и појачавање оптичке снаге. Постављањем оптичког појачавача на предњи крај оптичког предајника, може се повећати оптичка снага која улази у влакно. 2. Онлајн релејно појачавање, замењујући постојеће репетиторе у системима комуникације оптичким влакнима; 3. Претпојачавање: Пре фотодетектора на пријемном крају, слаб светлосни сигнал се претходно појачава како би се побољшала осетљивост пријема.
Тренутно, оптички појачавачи који се користе у комуникацији оптичким влакнима углавном укључују следеће типове: 1. Полупроводнички оптички појачавач (SOA оптички појачавач)/Полупроводнички ласерски појачавач (SLA оптички појачавач); 2. Појачавачи са влакнима допираним ретким земним елементима, као што су појачавачи са влакнима допираним мамацем (EDFA оптички појачавач), итд. 3. Нелинеарни влакнасти појачавачи, као што су влакнасти Раманови појачавачи, итд. Следи кратак увод, респективно.
1. Полупроводнички оптички појачавачи: Под различитим условима примене и са различитом рефлексијом на челу, полупроводнички ласери могу произвести различите типове полупроводничких оптичких појачавача. Ако је погонска струја полупроводничког ласера нижа од његовог прага, односно ако се ласер не генерише, у том тренутку се оптички сигнал уноси на један крај. Све док је фреквенција овог оптичког сигнала близу спектралног центра ласера, он ће бити појачан и емитован на другом крају. Оваква врста...полупроводнички оптички појачавачназива се оптички појачавач типа Фабри-Пероу (FP-SLA). Ако је ласер поларизован изнад прага, слаби једномодни оптички сигнал улази са једног краја, све док је фреквенција овог оптичког сигнала унутар спектра овог вишемодног ласера, оптички сигнал ће бити појачан и закључан на одређени мод. Ова врста оптичког појачавача назива се појачавач типа инјекцијског закључавања (IL-SLA). Ако су два краја полупроводничког ласера пресвучена огледалима или испарена слојем антирефлексног филма, што чини његову емисивност веома малом и неспособном да формира Фабри-Пероуову резонантну шупљину, када оптички сигнал прође кроз слој активног таласовода, он ће бити појачан током путовања. Стога се овај тип оптичког појачавача назива оптички појачавач типа путујућег таласа (TW-SLA), а његова структура је приказана на следећој слици. Пошто је пропусни опсег оптичког појачавача типа путујућег таласа три реда величине већи од оног код појачавача типа Фабри-Перо, а његов пропусни опсег од 3dB може достићи 10THz, он може појачати оптичке сигнале различитих фреквенција и представља веома перспективно оптичко појачало.
2. Појачавач влакана допиран мамцем: Састоји се од три дела: Први је допирано влакно дужине од неколико метара до десетина метара. Ове нечистоће су углавном јони ретких земаља, који формирају материјал за активацију ласера; Други је извор ласерске пумпе, који обезбеђује енергију одговарајућих таласних дужина за побуђивање допираних јона ретких земаља како би се постигло појачање светлости. Трећи је спрегач, који омогућава да се светлост пумпе и сигнална светлост спрежу са допираним материјалом за активацију оптичких влакана. Принцип рада појачавача влакана је веома сличан принципу чврстог ласера. Он изазива обрнуто стање расподеле броја честица унутар материјала активираног ласером и генерише стимулисано зрачење. Да би се створило стабилно стање инверзне расподеле броја честица, у оптички прелаз треба да буде укључено више од два енергетска нивоа, обично системи са три и четири нивоа, са континуираним доводом енергије из извора пумпе. Да би се енергија ефикасно обезбедила, таласна дужина фотона пумпе треба да буде краћа од таласне дужине фотона ласера, односно енергија фотона пумпе треба да буде већа од енергије фотона ласера. Штавише, резонантна шупљина формира позитивну повратну спрегу, и тако се може формирати ласерски појачавач.
3. Нелинеарни влакнасти појачавачи: И нелинеарни влакнасти појачавачи и ербијумски влакнасти појачавачи спадају у категорију влакнастих појачавача. Међутим, први користе нелинеарни ефекат кварцних влакана, док други користе кварцна влакна допирана ербијумом за деловање на активне медије. Обична кварцна оптичка влакна ће генерисати јаке нелинеарне ефекте под дејством јаке пумпне светлости одговарајућих таласних дужина, као што су стимулисано Раманово расејање (SRS), стимулисано Брилуеново расејање (SBS) и ефекти мешања четири таласа. Када се сигнал преноси дуж оптичког влакна заједно са пумпном светлошћу, сигнална светлост може бити појачана. Стога, они формирају влакнасте Раманове појачаваче (FRA), Брилуенове појачаваче (FBA) и параметарске појачаваче, који су сви дистрибуирани влакнасти појачавачи.
Резиме: Заједнички правац развоја свих оптичких појачавача је високо појачање, велика излазна снага и ниска фигура шума.
Време објаве: 08. мај 2025.