Zaawansowane elementy optyczne - wzmacniacz światłowodowy Ramana (RFA)
Przeważnie wszystkie wzmacniacze optyczne są używane w komunikacji optycznej. Zasadniczo wzmacniacz typu Brillouin nie jest wykorzystywany w komunikacji optycznej. W przypadku konkretnego zastosowania należy podjąć decyzję, który wzmacniacz należy zastosować. Wzmacniacz EDFA jest stosowany we wzmacniaczu liniowym ze względu na jego kompatybilność. Z drugiej strony Raman Fibre Amplifier (RFA) będzie bardzo dobrym wzmacniaczem mocy ze względu na wysokie nasycenie.
EDFA i konwencjonalne lasery osiągają zysk poprzez pompowanie atomów do stanu wysokiej energii. Pozwala to atomom uwalniać swoją energię, gdy foton o odpowiedniej długości fali przechodzi w pobliżu. RFA wykorzystują Stymulowane Rozpraszanie Ramana (SRS) do tworzenia wzmocnienia optycznego. Ponieważ SRS obrabowuje energię z krótszych fal i podaje ją na dłuższe fale, systemy DWDM o dużej liczbie kanałów początkowo unikały tej techniki.
Wzmacniacz RFA składa się z niewiele więcej niż lasera o dużej mocy, zwanego zwykle laserem ramanowskim, oraz WDM lub sprzęgacza kierunkowego. Wzmocnienie optyczne zachodzi w samym włóknie transmisyjnym, rozmieszczonym wzdłuż ścieżki transmisyjnej. Dzięki wzmocnieniu do 10 dB, RFA zapewniają szerokie pasmo wzmocnienia (do 100 nm), umożliwiając im działanie przy użyciu dowolnego zainstalowanego światłowodu (światłowód jednomodowy, TrueWave itp.). Zwiększając sygnał optyczny w transporcie, RFA zmniejszają efektywną utratę rozpiętości i poprawiają jakość szumów.
W połączeniu z EDFA, RFA tworzą szerokie pasmo optyczne o spłaszczonym wzmocnieniu. Rycina poniżej pokazuje topologię typowego RFA. Laser pompy i cyrkulator optyczny stanowią dwa kluczowe elementy wzmacniacza RFA. W tym przypadku laser pompy ma długość fali 1535 nm. Cyrkulator optyczny zapewnia wygodny sposób wstrzykiwania światła wstecz na ścieżkę transmisyjną przy minimalnych stratach optycznych.
Oto liczby, które pokazują widmo optyczne wzmacniacza RFA pompowanego do przodu i odbierany sygnał po tej samej długości światłowodu użytej w przykładzie SRS. Sygnał jest wstrzykiwany przez laser pompy 1535 nm na końcu nadawczym, a nie na końcu odbiorczym. Zasadniczo amplituda lasera pompowego przekracza amplitudę sygnałów danych.
Wraz ze znacznym spadkiem amplitudy lasera pompowego, amplituda sześciu sygnałów danych wzrosła, dając wszystkie sześć sygnałów w przybliżeniu równe amplitudy. W tym przypadku efekt SRS obrabował wiele energii z sygnału lasera z pompy 1535 nm i rozdzielił tę energię na sześć sygnałów danych.
