Внедрение оптического усилителя
В связи с быстрым развитием сетей оптической связи требуются большие длины передачи. Оптический усилитель может удовлетворить требования оптических сетей связи. Оптический усилитель - это устройство, которое усиливает оптический сигнал напрямую, без необходимости сначала преобразовывать его в электрический сигнал. Оптический усилитель может рассматриваться как лазер без оптического резонатора или лазер, в котором обратная связь от резонатора подавлена. Этот пост поможет вам лучше понять оптический усилитель.
Базовая оптическая линия связи содержит передатчик и приемник, соединяющий их волоконно-оптический кабель. Хотя сигналы, передаваемые по оптическому волокну, страдают от гораздо меньшего затухания, чем в других средах, таких как медь, все еще существует ограничение в 100 км на расстояние, которое сигналы могут пройти, прежде чем станет слишком шумным для обнаружения.
Оптические усилители широко используются в волоконно-оптических каналах передачи данных. На рисунке 1 показаны три способа использования оптических усилителей для повышения производительности оптических каналов передачи данных. Усилительный усилитель используется для увеличения оптической мощности оптического передатчика непосредственно перед поступлением сигнала в оптическое волокно. Оптический сигнал ослабляется по мере его прохождения по оптическому волокну. Встроенный усилитель используется для восстановления (регенерации) оптического сигнала до его исходного уровня мощности. Оптический предварительный усилитель работает на конце оптоволоконного канала, чтобы повысить чувствительность оптического приемника.
Рисунок 1. Оптические усилители в волоконно-оптических линиях связи
Соотношение выходной мощности к входной мощности
Прибыль как функция входящей силы
Диапазон длин волн, в которых работает усилитель
Максимальная выходная мощность, после которой усиление не достигается
нежелательный сигнал из-за физической обработки в усилителе
Слева направо показаны три наиболее часто используемых типа оптических усилителей: волоконно-оптический усилитель на основе эрбия, полупроводниковый оптический усилитель и волоконный рамановский усилитель.
Усиливающая среда представляет собой стеклянное оптическое волокно, легированное ионами эрбия. Эрбий перекачивается в состояние инверсии населенности отдельным оптическим входом. Оптическое усиление из стекла, легированного эрбием, усиливает свет на длинах волн, близких к 1550 нм, то есть на длинах волн оптического излучения, испытывающих минимальное затухание в оптических волокнах. Волоконный усилитель на основе эрбия (EDFA) является наиболее распространенным оптоволоконным усилителем. Оптические волоконно-оптические усилители на основе эрбия (EDFA) имеют низкий уровень шума и могут одновременно усиливать несколько длин волн, что делает EDFA предпочтительным усилителем для большинства применений в оптической связи.
Рисунок 2. Принцип работы волоконно-оптического усилителя на основе эрбия
Средой усиления является нелегированный InGaAsP. Этот материал может быть адаптирован для обеспечения оптического усиления на длинах волн около 1,3 мкм или около 1,5 мкм - важных длин волн для оптической связи. Другие полупроводники могут быть использованы для усиления оптических сигналов на других длинах волн. Входная и выходная поверхности усилителя имеют антиотражающее покрытие для предотвращения оптической обратной связи с усилением и генерацией. Полупроводниковый оптический усилитель с небольшими размерами, недорогими приложениями и возможностью использования для оптической коммутации может стать отличным выбором для большинства клиентов.
Рисунок 3. Принцип работы полупроводникового оптического усилителя
В рамановском усилителе сигнал усиливается рамановским усилением. В отличие от EDFA и SOA эффект усиления достигается за счет нелинейного взаимодействия сигнала и лазера накачки в оптическом волокне. Существует два типа рамановского усилителя: распределенный и сосредоточенный. Распределенный рамановский усилитель - это тот, в котором передающее волокно используется в качестве среды усиления путем мультиплексирования длины волны накачки с длиной волны сигнала, в то время как рамановский усилитель с сосредоточенными параметрами использует выделенную, более короткую длину волокна для обеспечения усиления.
Рисунок 4. Принцип работы рамановского усилителя
Оптический усилитель играет очень важную роль в современных оптических сетях, позволяя передавать множество терабит данных на большие расстояния до тысяч километров. Оптические усилители, предоставляемые FOCC , предназначены для всех сегментов сети и приложений. Для получения дополнительной информации, пожалуйста, посетите www.focc-fiber.com .
