Penguat optik dalam bidang komunikasi gentian optik

Penguat optik dalam bidang komunikasi gentian optik

An penguat optikialah peranti yang menguatkan isyarat optik. Dalam bidang komunikasi gentian optik, ia memainkan peranan utama seperti berikut: 1. Meningkatkan dan menguatkan kuasa optik. Dengan meletakkan penguat optik di hujung hadapan pemancar optik, kuasa optik yang memasuki gentian boleh ditingkatkan. 2. Penguatan geganti dalam talian, menggantikan Pengulang sedia ada dalam sistem komunikasi gentian optik; 3. Prapenguatan: Sebelum pengesan foto di hujung penerima, isyarat cahaya yang lemah pra-dikuatkan untuk meningkatkan sensitiviti penerimaan.

Pada masa ini, penguat Optik yang digunakan dalam komunikasi gentian Optik terutamanya termasuk jenis berikut: 1. Penguat optik semikonduktor (Penguat optik SOA)/Penguat laser semikonduktor (Penguat Optik SLA); 2. Penguat gentian dop tanah jarang, seperti penguat gentian dop umpan (Penguat optik EDFA), dsb. 3. Penguat gentian tak linear, seperti penguat gentian Raman, dsb. Berikut ialah pengenalan ringkas masing-masing.

1.Penguat optik semikonduktor: Di bawah keadaan aplikasi yang berbeza dan dengan pemantulan muka hujung yang berbeza, laser semikonduktor boleh menghasilkan pelbagai jenis penguat optik semikonduktor. Jika arus pemacu laser semikonduktor lebih rendah daripada ambangnya, iaitu, tiada laser dihasilkan, pada masa ini, isyarat optik dimasukkan ke satu hujung. Selagi kekerapan isyarat optik ini berada berhampiran pusat spektrum laser, ia akan dikuatkan dan dikeluarkan dari hujung yang satu lagi. macam nipenguat optik semikonduktordipanggil penguat optik jenis Fabry-Perrop (FP-SLA). Jika laser berat sebelah di atas ambang, input isyarat optik mod tunggal yang lemah dari satu hujung, selagi kekerapan isyarat optik ini berada dalam spektrum laser multimod ini, isyarat optik akan dikuatkan dan dikunci kepada mod tertentu. Penguat optik jenis ini dipanggil penguat jenis terkunci injeksi (IL-SLA). Jika kedua-dua hujung laser semikonduktor bersalut cermin atau disejat dengan lapisan filem anti-pantulan, menjadikan emisitivitinya sangat kecil dan tidak dapat membentuk rongga resonan Fabry-Perrow, apabila isyarat optik melalui lapisan pandu gelombang aktif, ia akan dikuatkan semasa dalam perjalanan. Oleh itu, penguat optik jenis ini dipanggil penguat optik jenis gelombang perjalanan (TW-SLA), dan strukturnya ditunjukkan dalam rajah berikut. Oleh kerana lebar jalur penguat optik jenis gelombang bergerak adalah tiga urutan magnitud lebih besar daripada penguat jenis Fabry-Perot, dan lebar jalur 3dBnya boleh mencapai 10THz, ia boleh menguatkan isyarat optik pelbagai frekuensi dan merupakan penguat optik yang sangat menjanjikan.

2. Penguat gentian dop umpan: Ia terdiri daripada tiga bahagian: Yang pertama ialah gentian doped dengan panjang antara beberapa meter hingga berpuluh meter. Kekotoran ini terutamanya ion nadir bumi, yang membentuk bahan pengaktifan laser; Yang kedua ialah sumber pam laser, yang membekalkan tenaga dengan panjang gelombang yang sesuai untuk merangsang ion nadir bumi yang didop untuk mencapai penguatan cahaya. Yang ketiga ialah pengganding, yang membolehkan lampu pam dan lampu isyarat berganding ke dalam bahan pengaktif gentian optik doped. Prinsip kerja penguat gentian sangat serupa dengan laser keadaan pepejal. Ia menyebabkan keadaan pengedaran nombor zarah terbalik dalam bahan diaktifkan laser dan menjana sinaran yang dirangsang. Untuk mencipta keadaan taburan penyongsangan nombor zarah yang stabil, lebih daripada dua tahap tenaga harus terlibat dalam peralihan optik, biasanya sistem tiga peringkat dan empat peringkat, dengan bekalan tenaga berterusan daripada sumber pam. Untuk membekalkan tenaga dengan berkesan, panjang gelombang foton pam hendaklah lebih pendek daripada foton laser, iaitu, tenaga foton pam harus lebih besar daripada foton laser. Tambahan pula, rongga resonan membentuk maklum balas positif, dan dengan itu penguat laser boleh dibentuk.

3. Penguat gentian tak linear: Kedua-dua penguat gentian tak linear dan penguat gentian erbium termasuk dalam kategori penguat gentian. Walau bagaimanapun, yang pertama menggunakan kesan bukan linear gentian kuarza, manakala yang kedua menggunakan gentian kuarza doped erbium untuk bertindak pada media aktif. Gentian optik kuarza biasa akan menjana kesan tak linear yang kuat di bawah tindakan cahaya pam kuat dengan panjang gelombang yang sesuai, seperti serakan Raman (SRS) yang dirangsang, serakan Brillouin (SBS) yang dirangsang dan kesan pencampuran empat gelombang. Apabila isyarat dihantar sepanjang gentian optik bersama-sama dengan lampu pam, lampu isyarat boleh dikuatkan. Oleh itu, ia membentuk penguat Raman gentian (FRA), penguat Brillouin (FBA), dan penguat parametrik, yang kesemuanya adalah penguat gentian teragih.

Ringkasan: Arah pembangunan biasa bagi semua penguat optik ialah keuntungan tinggi, kuasa keluaran tinggi dan angka hingar yang rendah.