Optesch Verstärker am Beräich vun der optescher Faserkommunikatioun

Optesch Verstärker am Beräich vun der optescher Faserkommunikatioun

An opteschen Verstärkerass en Apparat, deen optesch Signaler verstärkt. Am Beräich vun der Glasfaserkommunikatioun spillt et haaptsächlech déi folgend Rollen: 1. Verbesserung an Verstäerkung vun der optescher Leeschtung. Duerch d'Plazéierung vum optesche Verstärker um viischten Enn vum opteschen Sender kann d'optesch Leeschtung, déi an d'Faser kënnt, erhéicht ginn. 2. Online-Relaisverstärkung, Ersatz vun existente Repeater a Glasfaserkommunikatiounssystemer; 3. Virverstärkung: Virum Photodetektor um Empfangsende gëtt dat schwaacht Liichtsignal virverstärkt, fir d'Empfangsempfindlechkeet ze verbesseren.

Aktuell gehéieren zu den optesche Verstärker, déi an der Glasfaserkommunikatioun benotzt ginn, haaptsächlech déi folgend Typen: 1. Hallefleiter-optesch Verstärker (SOA Opteschen Verstärker)/Hallefleiterlaserverstärker (SLA Opteschen Verstärker); 2. Mat seltenen Äerdmetaller dotiéiert Faserverstärker, wéi z. B. mat Bait dotiéiert Faserverstärker (EDFA Opteschen Verstärker), etc. 3. Netlinear Faserverstärker, wéi z. B. Faser-Raman-Verstärker, etc. Déi folgend ass eng kuerz Aféierung respektiv.

1. Hallefleiteroptesch Verstärker: Ënner verschiddenen Uwendungsbedingungen a mat ënnerschiddlecher Reflexioun vun den Endflächen kënnen Hallefleiterlaser verschidden Aarte vun Hallefleiteroptesche Verstärker produzéieren. Wann den Undriffsstroum vum Hallefleiterlaser méi niddreg ass wéi säi Schwellwäert, dat heescht, kee Laser gëtt generéiert, gëtt zu dësem Zäitpunkt en optescht Signal un een Enn agefouert. Soulaang d'Frequenz vun dësem optesche Signal no beim Spektralzentrum vum Laser ass, gëtt et verstäerkt an um aneren Enn ausgestraalt. Dës Zort vuHalbleiter-opteschen Verstärkergëtt e Fabry-Perrop-Typ opteschen Verstärker (FP-SLA) genannt. Wann de Laser iwwer dem Schwellwäert verspannt ass, gëtt dat schwaacht Single-Modus optescht Signal vun engem Enn aginn, soulaang d'Frequenz vun dësem optesche Signal am Spektrum vun dësem Multimode-Laser läit, gëtt dat optescht Signal verstäerkt a op e bestëmmte Modus gespäichert. Dës Zort optesche Verstärker gëtt en Injektiouns-gespaarten Typ Verstärker (IL-SLA) genannt. Wann déi zwou Enden vun engem Hallefleederlaser mat Spigel beschichtet oder mat enger Schicht Antireflexiounsfilm verdampft sinn, wouduerch seng Emissivitéit ganz kleng ass a keng Fabry-Perrow-Resonanzhöhle kavitéite bilde kann, gëtt dat optescht Signal, wann et duerch déi aktiv Wellenleiterschicht geet, beim Wandelen verstäerkt. Dofir gëtt dës Zort optesche Verstärker e Wandelwellentyp opteschen Verstärker (TW-SLA) genannt, a seng Struktur gëtt an der folgender Figur gewisen. Well d'Bandbreet vum optesche Verstärker vum Wanderwellentyp dräi Gréisstenuerdnungen méi grouss ass wéi déi vum Verstärker vum Fabry-Perot-Typ, a seng 3dB Bandbreet 10THz erreeche kann, kann en optesch Signaler vu verschiddene Frequenzen verstärken an ass en héichverspriechenden optesche Verstärker.

2. Mat Köder dotierte Faserverstärker: E besteet aus dräi Deeler: Déi éischt ass eng dotiert Faser mat enger Längt vu verschiddene Meter bis Zénger Meter. Dës Ongereimtheete sinn haaptsächlech selten Äerdionen, déi d'Laseraktivéierungsmaterial bilden; Déi zweet ass d'Laserpompelquell, déi Energie mat passenden Wellelängten liwwert, fir déi dotiert selten Äerdionen unzeréieren, fir d'Liichtverstärkung z'erreechen. Déi drëtt ass de Koppler, deen et erméiglecht, datt d'Pompelliicht an d'Signalliicht sech an dat dotiert optesch Faseraktivéierungsmaterial koppelen. De Funktionsprinzip vun engem Faserverstärker ass ganz ähnlech wéi dee vun engem Festkierperlaser. E verursaacht en ëmgedréinte Partikelzuelverdeelungszoustand am laseraktivéierte Material a generéiert stimuléiert Stralung. Fir en stabile Partikelzuelinversiounsverdeelungszoustand ze schafen, sollten méi wéi zwee Energieniveauen am opteschen Iwwergang involvéiert sinn, typescherweis dräistufeg a véierstufeg Systemer, mat enger kontinuéierlecher Energieversuergung vun enger Pompelquell. Fir Energie effektiv ze liwweren, soll d'Wellelängt vum Pompelphoton méi kuerz sinn wéi déi vum Laserphoton, dat heescht, d'Energie vum Pompelphoton soll méi grouss sinn wéi déi vum Laserphoton. Ausserdeem bildt d'Resonanzkavitéit e positivt Réckkopplungseffekt, an doduerch kann e Laserverstärker geformt ginn.

3. Netlinear Faserverstärker: Souwuel netlinear Faserverstärker wéi och Erbiumfaserverstärker falen ënner d'Kategorie vun de Faserverstärker. Déi éischt benotzt awer den netlinearen Effekt vu Quarzfaseren, während déi zweet Erbium-dotiert Quarzfaseren benotzt fir op aktiv Medien ze wierken. Gewéinlech Quarz-optesch Faseren generéieren staark netlinear Effekter ënner der Aktioun vu staarkem Pompelliicht mat passenden Wellelängten, wéi z. B. stimuléiert Raman-Streuung (SRS), stimuléiert Brillouin-Streuung (SBS) a Véierwelle-Mëscheffekter. Wann d'Signal zesumme mam Pompelliicht iwwer d'optesch Faser iwwerdroe gëtt, kann d'Signalliicht verstäerkt ginn. Sou bilden si Faser-Raman-Verstärker (FRA), Brillouin-Verstärker (FBA) a parametresch Verstärker, déi all verdeelt Faserverstärker sinn.

Resumé: Déi gemeinsam Entwécklungsrichtung vun allen optesche Verstärker ass héije Verstärkungsgrad, héich Ausgangsleistung a niddreg Rauschfigur.