Розподільний лазерний підсилювач

Визначення: волоконний підсилювач у волоконно-оптичному каналі передачі даних, процес підсилення, який відбувається по дуже довгому волокну передачі.

Для довгих волоконно-волоконних каналів, які використовуються для передачі даних на великі відстані, потрібен один або більше волоконно-оптичних підсилювачів, щоб забезпечити достатню потужність сигналу в приймачі та підтримувати достатнє співвідношення сигнал/шум, забезпечуючи при цьому невелику частоту помилок. У багатьох випадках ці підсилювачі є дискретними, реалізованими за допомогою декількох метрів рідкоземельного волокна, накачуваного волоконно-зв’язаним діодним лазером, іноді як частину передавача або просто перед приймачем, або в середині передачі. десь використовували волокно. Також можна використовувати розподілений підсилювач у самому волокні передачі. Світло насоса зазвичай вводиться в порт приймача чи передавача, або обидва порти вводяться одночасно. Цей розподілений підсилювач може досягти аналогічного загального посилення, але коефіцієнт посилення на одиницю довжини набагато нижчий. Це означає, що це може підтримувати прийнятний рівень потужності сигналу за наявності втрат передачі, а не збільшувати потужність на кілька децибел.

Плюси і мінуси:

Однією з переваг використання розподілених підсилювачів є менший рівень накопичення шуму підсилювача на каналі зв’язку. Це головним чином тому, що потужність сигналу підтримується весь час, а не дуже низькою, як у випадку з дискретними підсилювачами. Тоді пікову потужність сигналу можна зменшити без додавання шуму підсилювача. Це фактично зменшує потенційно шкідливі нелінійні ефекти волокна.

Дуже великим недоліком розподілених підсилювачів є необхідність більшої потужності накачування. Це стосується Раманівських підсилювачів і рідкоземельних підсилювачів, які обговорюються нижче.

Переваги різних типів підсилювачів залежать від системи передачі та її характеристик. Наприклад, для систем, заснованих виключно на солітонах, важливими факторами, які слід враховувати, є діапазон довжин хвиль і ширина смуги сигналу.

Розподілений лазерний підсилювач

Підсилювачі розподілу можуть бути реалізовані в двох різних формах. Перший метод полягає у використанні передавального волокна, яке містить деякі рідкоземельні іони, такі як іони ербію, але концентрація легування має бути набагато нижчою, ніж у звичайних волокнах підсилювача. Незважаючи на те, що кремнеземне волокно зазвичай використовується для зв’язку, його розчинність у рідкоземельних іонах дуже низька, а низьке допування може уникнути ефектів гасіння. Однак, оскільки оптичне волокно передачі також має деякі інші обмеження, важко оптимізувати оптичне волокно для отримання великої смуги пропускання. Зокрема, будь-яке легування збільшить втрати передачі, що не є серйозною проблемою для коротких дискретних підсилювачів.

Оскільки світло накачування розподіленого підсилювача також має передаватися на велику відстань, він відчуватиме втрати при передачі. Якщо довжина хвилі накачування набагато менша за довжину хвилі сигналу, втрати навіть більші, ніж сигнальне світло. Тому підсилювачі з довгим розподілом, леговані ербієм, повинні використовувати світло накачки 1,45 мкм замість зазвичай використовуваного світла 980 нм. Це, у свою чергу, накладе додаткові обмеження на спектральну форму коефіцієнта посилення підсилювача. Навіть з великою довжиною хвилі накачування потреба в потужності накачування є вищою через втрати накачування порівняно з дискретними волоконними підсилювачами.

Розподілений Раманівський підсилювач

Іншим типом розподіленого підсилювача є Раманівський підсилювач, який не вимагає допування рідкоземельних елементів. Замість цього він використовує вимушене комбінаційне розсіювання для досягнення процесу посилення. Подібним чином волокна передачі важко оптимізувати для процесів Раманівського посилення, оскільки втрати при передачі мають бути низькими, а світло накачки також зазнає втрат при передачі. Тому потрібна дуже висока потужність насоса.

Спектр посилення джерела накачування залежить від хімічного складу серцевини волокна. Налаштований більш широкий спектр підсилення може бути досягнутий шляхом комбінування різних довжин хвиль накачування.