Optička pojačala u području optičke komunikacije
An optičko pojačaloje uređaj koji pojačava optičke signale. U području optičke komunikacije, uglavnom igra sljedeće uloge: 1. Poboljšanje i pojačavanje optičke snage. Postavljanjem optičkog pojačala na prednji kraj optičkog odašiljača može se povećati optička snaga koja ulazi u vlakno. 2. Pojačavanje putem mrežnog releja, zamjena postojećih repetitora u optičkim komunikacijskim sustavima; 3. Predpojačavanje: Prije fotodetektora na prijemnom kraju, slab svjetlosni signal se predpojačava kako bi se poboljšala osjetljivost prijema.
Trenutno, optička pojačala koja se koriste u optičkoj komunikaciji uglavnom uključuju sljedeće vrste: 1. Poluvodička optička pojačala (SOA optičko pojačalo)/Poluvodički laserski pojačavač (SLA optički pojačavač); 2. Pojačavači s vlaknima dopiranim rijetkim zemnim elementima, kao što su pojačavači s vlaknima dopiranim mamcem (EDFA optičko pojačalo), itd. 3. Nelinearna vlaknasta pojačala, kao što su vlaknasta Ramanova pojačala itd. Slijedi kratki uvod.
1. Poluvodička optička pojačala: Pod različitim uvjetima primjene i s različitom refleksijom čeone površine, poluvodički laseri mogu proizvesti različite vrste poluvodičkih optičkih pojačala. Ako je pogonska struja poluvodičkog lasera niža od njegovog praga, odnosno ako se laser ne generira, u tom trenutku optički signal se uvodi na jedan kraj. Sve dok je frekvencija ovog optičkog signala blizu spektralnog središta lasera, on će se pojačati i izlaziti na drugom kraju. Ova vrstapoluvodičko optičko pojačalonaziva se optičko pojačalo tipa Fabry-Perrop (FP-SLA). Ako je laser pristran iznad praga, slabi jednomodni optički signal ulazi s jednog kraja, sve dok je frekvencija ovog optičkog signala unutar spektra ovog višemodnog lasera, optički signal će biti pojačan i zaključan na određeni način rada. Ova vrsta optičkog pojačala naziva se pojačalo tipa zaključavanja injekcijom (IL-SLA). Ako su dva kraja poluvodičkog lasera premazana zrcalom ili isparavanjem sloja antirefleksnog filma, što čini njegovu emisivnost vrlo malom i nesposobnom za stvaranje Fabry-Perrowove rezonantne šupljine, kada optički signal prolazi kroz aktivni sloj valovoda, on će se pojačati tijekom 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 propusnost optičkog pojačala tipa putujućeg vala tri reda veličine veća od propusnosti pojačala tipa Fabry-Perot, a njegova propusnost od 3dB može doseći 10THz, ono može pojačati optičke signale različitih frekvencija i vrlo je obećavajuće optičko pojačalo.
2. Pojačalo s vlaknima dopiranim mamcem: Sastoji se od tri dijela: Prvi je dopirano vlakno duljine od nekoliko metara do desetaka metara. Te nečistoće su uglavnom rijetki zemni ioni, koji tvore materijal za aktivaciju lasera; Drugi je izvor laserske pumpe, koji osigurava energiju odgovarajućih valnih duljina za pobuđivanje dopiranih rijetkih zemnih iona kako bi se postiglo pojačanje svjetlosti. Treći je spojnik, koji omogućuje da se svjetlo pumpe i signalno svjetlo spoje s dopiranim materijalom za aktivaciju optičkog vlakna. Princip rada pojačala s vlaknima vrlo je sličan principu lasera u čvrstom stanju. Uzrokuje obrnuto stanje raspodjele broja čestica unutar materijala aktiviranog laserom i generira stimulirano zračenje. Da bi se stvorilo stabilno stanje inverzne raspodjele broja čestica, u optički prijelaz trebaju biti uključene više od dvije energetske razine, obično sustavi s tri i četiri razine, s kontinuiranom opskrbom energijom iz izvora pumpe. Kako bi se energija učinkovito osigurala, valna duljina fotona pumpe trebala bi biti kraća od laserskog fotona, odnosno energija fotona pumpe trebala bi biti veća od energije laserskog fotona. Nadalje, rezonantna šupljina stvara pozitivnu povratnu vezu, te se tako može formirati lasersko pojačalo.
3. Nelinearna vlaknasta pojačala: I nelinearna vlaknasta pojačala i erbijeva vlaknasta pojačala spadaju u kategoriju vlaknastih pojačala. Međutim, prva koriste nelinearni učinak kvarcnih vlakana, dok druga koriste kvarcna vlakna dopirana erbijem za djelovanje na aktivni medij. Obična kvarcna optička vlakna generirat će jake nelinearne efekte pod djelovanjem jake svjetlosti pumpe odgovarajućih valnih duljina, kao što su stimulirano Ramanovo raspršenje (SRS), stimulirano Brillouinovo raspršenje (SBS) i efekti miješanja četiriju valova. Kada se signal prenosi duž optičkog vlakna zajedno sa svjetlošću pumpe, signalna svjetlost se može pojačati. Stoga tvore 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 niska vrijednost šuma.
Vrijeme objave: 08.05.2025.