Optički pojačavači u oblasti optičke komunikacije
An optički pojačavačje uređaj koji pojačava optičke signale. U oblasti optičke komunikacije, uglavnom igra sljedeće uloge: 1. Poboljšanje i pojačavanje optičke snage. Postavljanjem optičkog pojačala na prednji kraj optičkog predajnika, optička snaga koja ulazi u vlakno može se povećati. 2. Online relejno pojačanje, zamjena postojećih repetitora u sistemima optičke komunikacije; 3. Predpojačavanje: Prije fotodetektora na prijemnom kraju, slab svjetlosni signal se predpojačava kako bi se poboljšala osjetljivost prijema.
Trenutno, optički pojačavači koji se koriste u komunikaciji putem optičkih vlakana uglavnom uključuju sljedeće tipove: 1. Poluprovodnički optički pojačavač (SOA optički pojačavač)/Poluprovodničko lasersko pojačalo (SLA optičko pojačalo); 2. Pojačala s vlaknima dopiranim rijetkim zemnim elementima, kao što su pojačala s vlaknima dopiranim mamcem (EDFA optički pojačavač), itd. 3. Nelinearni optički pojačavači, kao što su optički Ramanovi pojačavači itd. Slijedi kratak uvod.
1. Poluprovodnička optička pojačala: Pod različitim uslovima primjene i sa različitom refleksijom čeone površine, poluprovodnička laserska postrojenja mogu proizvesti različite tipove poluprovodničkih optičkih pojačala. Ako je pogonska struja poluprovodničkog lasera niža od njegovog praga, odnosno ako se laser ne generiše, u tom trenutku se optički signal uvodi na jedan kraj. Sve dok je frekvencija ovog optičkog signala blizu spektralnog centra lasera, on će biti pojačan i izlazit na drugom kraju. Ova vrstapoluprovodničko optičko pojačalonaziva se optičko pojačalo tipa Fabry-Perrop (FP-SLA). Ako je laser pristrasan iznad praga, slabi jednomodni optički signal ulazi s jednog kraja, sve dok je frekvencija ovog optičkog signala unutar spektra ovog multimodnog lasera, optički signal će biti pojačan i zaključan na određeni mod. Ova vrsta optičkog pojačala naziva se pojačalo tipa injekcijske zaključanosti (IL-SLA). Ako su dva kraja poluprovodničkog lasera premazana ogledalom ili isparavanjem sloja antirefleksnog filma, što čini njegovu emisivnost vrlo malom i nesposobnom za formiranje Fabry-Perrow rezonantne šupljine, kada optički signal prolazi kroz sloj aktivnog valovoda, on će biti pojačan tokom putovanja. Stoga se ova vrsta optičkog pojačala naziva optičko pojačalo tipa putujućeg vala (TW-SLA), a njegova struktura je prikazana na sljedećoj slici. Budući da je propusni opseg optičkog pojačala tipa putujućeg talasa tri reda veličine veći od propusnog opsega pojačala tipa Fabry-Perot, a njegov propusni opseg od 3dB može doseći 10THz, on može pojačati optičke signale različitih frekvencija i predstavlja vrlo obećavajuće optičko pojačalo.
2. Pojačalo vlakana dopirano mamcem: Sastoji se od tri dijela: Prvi je dopirano vlakno dužine od nekoliko metara do desetina metara. Ove nečistoće su uglavnom rijetki zemni ioni, koji formiraju materijal za aktivaciju lasera; Drugi je izvor laserske pumpe, koji obezbjeđuje energiju odgovarajućih talasnih dužina za pobuđivanje dopiranih rijetkih zemnih iona kako bi se postiglo pojačanje svjetlosti. Treći je spojnica, koja omogućava da se svjetlost pumpe i signalna svjetlost spoje sa dopiranim materijalom za aktivaciju optičkog vlakna. Princip rada pojačala vlakana je vrlo sličan principu rada lasera u čvrstom stanju. Uzrokuje obrnuto stanje raspodjele broja čestica unutar materijala aktiviranog laserom i generiše stimulisano zračenje. Da bi se stvorilo stabilno stanje inverzne raspodjele broja čestica, u optički prelaz treba biti uključeno više od dva energetska nivoa, obično sistemi sa tri i četiri nivoa, sa kontinuiranim dovodom energije iz izvora pumpe. Da bi se energija efikasno obezbijedila, talasna dužina fotona pumpe treba da bude kraća od talasne dužine laserskog fotona, odnosno energija fotona pumpe treba da bude veća od energije laserskog fotona. Nadalje, rezonantna šupljina formira pozitivnu povratnu spregu, te se na taj način može formirati laserski pojačavač.
3. Nelinearna vlaknasta pojačala: I nelinearna vlaknasta pojačala i erbijumska vlaknasta pojačala spadaju u kategoriju vlaknastih pojačala. Međutim, prva koriste nelinearni efekat kvarcnih vlakana, dok druga koriste kvarcna vlakna dopirana erbijem za djelovanje na aktivni medij. Obična kvarcna optička vlakna će generisati jake nelinearne efekte pod djelovanjem jake pumpne svjetlosti odgovarajućih talasnih dužina, kao što su stimulisano Ramanovo raspršenje (SRS), stimulisano Brillouinovo raspršenje (SBS) i efekti miješanja četiri talasa. Kada se signal prenosi duž optičkog vlakna zajedno sa pumpnom svjetlošću, signalna svjetlost se može pojačati. Stoga, oni formiraju vlaknasta Ramanova pojačala (FRA), Brillouinova pojačala (FBA) i parametarska pojačala, koja su sva distribuirana vlaknasta pojačala.
Sažetak: Zajednički smjer razvoja svih optičkih pojačala je visoko pojačanje, visoka izlazna snaga i nizak faktor šuma.
Vrijeme objave: 08.05.2025.