Wprowadzenie wzmacniacza optycznego
Wraz z szybkim rozwojem optycznych sieci komunikacyjnych wymagane są dłuższe długości transmisji. Wzmacniacz optyczny może spełnić wymagania optycznych sieci komunikacyjnych. Wzmacniacz optyczny to urządzenie, które bezpośrednio wzmacnia sygnał optyczny, bez konieczności uprzedniej konwersji na sygnał elektryczny. Wzmacniacz optyczny może być uważany za laser bez wnęki optycznej lub laser, w którym sprzężenie zwrotne z wnęki jest tłumione. Ten post pomoże Ci lepiej zrozumieć wzmacniacz optyczny.
Podstawowe optyczne łącze komunikacyjne zawiera nadajnik i odbiornik, połączone kablem światłowodowym. Chociaż sygnały transmitujące w światłowodzie mają znacznie mniejsze tłumienie niż w innych mediach, takich jak miedź, nadal istnieje ograniczenie około 100 km na odległość, jaką mogą przebyć sygnały, zanim staną się zbyt głośne, aby mogły zostać wykryte.
Wzmacniacze optyczne są szeroko stosowane w światłowodowych łączach danych. Rysunek 1 przedstawia trzy sposoby wykorzystania wzmacniaczy optycznych w celu zwiększenia wydajności optycznych łączy danych. Wzmacniacz wzmacniacza służy do zwiększenia mocy optycznej nadajnika optycznego tuż przed wejściem sygnału do światłowodu. Sygnał optyczny jest tłumiony podczas przemieszczania się w światłowodzie. Wzmacniacz wbudowany jest wykorzystywany do przywracania (regeneracji) sygnału optycznego do pierwotnego poziomu mocy. Na końcu łącza światłowodowego działa optyczny przedwzmacniacz w celu zwiększenia czułości odbiornika optycznego.
Rysunek 1. Wzmacniacze optyczne w światłowodowych łączach komunikacyjnych
Stosunek mocy wyjściowej do mocy wejściowej
Zdobądź jako moc wyjściową
Zakres długości fal, nad którymi wzmacniacz jest skuteczny
Maksymalna moc wyjściowa, powyżej której nie osiągnięto wzmocnienia
niepożądany sygnał z powodu fizycznego przetwarzania we wzmacniaczu
Istnieją trzy najczęściej używane typy wzmacniaczy optycznych, jak pokazano od lewej do prawej: wzmacniacz światłowodowy domieszkowany erbem, półprzewodnikowy wzmacniacz optyczny i wzmacniacz Ramana światłowodowego.
Czynnikiem wzmacniającym jest szklane włókno optyczne domieszkowane jonami erbu. Erb jest pompowany do stanu inwersji populacji z oddzielnym wejściem optycznym. Medium optyczne z domieszką erbu szkła wzmacnia światło o długościach fal, które są w sąsiedztwie 1550 nm - długości fal optycznych, które cierpią na minimalne tłumienie w światłowodach. Wzmacniacz światłowodowy z domieszką erbu (EDFA) jest najbardziej rozpowszechnionym wzmacniaczem światłowodowym. Wzmacniacze światłowodowe z domieszką erbu (EDFA) mają niski poziom szumów i mogą jednocześnie wzmacniać wiele długości fal, dzięki czemu wzmacniacz EDFA jest najlepszym wyborem w większości zastosowań w komunikacji optycznej.
Rysunek 2. Zasada działania wzmacniacza światłowodowego domieszkowanego erbem
Medium wzmocnienia jest niedomieszkowane InGaAsP. Materiał ten można dostosować do wzmocnienia optycznego przy długościach fal bliskich 1,3 µm lub około 1,5 µm - ważnych długości fali dla komunikacji optycznej. Inne półprzewodniki można wykorzystać do wzmocnienia sygnałów optycznych na innych długościach fal. Wejściowe i wyjściowe powierzchnie wzmacniacza są pokryte powłoką antyodbiciową, aby zapobiec optycznemu sprzężeniu zwrotnemu do medium wzmacniającego i lasera. Półprzewodnikowy wzmacniacz optyczny ze swoimi cechami małego opakowania, tanimi aplikacjami i potencjalnym zastosowaniem do przełączania optycznego, może być doskonałym wyborem dla większości klientów.
Rysunek 3. Zasada działania półprzewodnikowego wzmacniacza optycznego
W wzmacniaczu Ramana sygnał jest wzmacniany przez wzmocnienie Ramana. W przeciwieństwie do EDFA i SOA efekt wzmocnienia uzyskuje się poprzez nieliniową interakcję między sygnałem a laserem pompy w światłowodzie. Istnieją dwa typy wzmacniaczy ramanowskich: rozproszone i skupione. Rozproszony wzmacniacz ramanowski to taki, w którym światłowód transmisyjny jest wykorzystywany jako medium wzmacniające przez multipleksowanie długości fali pompy z długością fali sygnału, podczas gdy skupiony wzmacniacz ramanowski wykorzystuje dedykowaną, krótszą długość światłowodu w celu zapewnienia wzmocnienia.
Rysunek 4. Zasada działania wzmacniacza Ramana
Wzmacniacz optyczny odgrywa bardzo ważną rolę w nowoczesnych sieciach optycznych, umożliwiając transmisję wielu terabitów danych na duże odległości do tysięcy kilometrów. Wzmacniacze optyczne dostarczane przez FOCC są zaprojektowane dla wszystkich segmentów sieci i aplikacji. Więcej informacji można znaleźć na stronie www.focc-fiber.com .
