Penguat optik dalam bidang komunikasi gentian optik
An penguat optikialah peranti yang menguatkan isyarat optik. Dalam bidang komunikasi gentian optik, ia memainkan peranan utama berikut: 1. Meningkatkan dan menguatkan kuasa optik. Dengan meletakkan penguat optik di bahagian 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. Pra-penguatan: Sebelum fotopengesan di hujung penerima, isyarat cahaya lemah dipra-kuatkan untuk meningkatkan kepekaan penerima.
Pada masa ini, penguat optik yang digunakan dalam komunikasi gentian optik terutamanya merangkumi jenis berikut: 1. Penguat optik semikonduktor (Penguat optik SOA)/Penguat laser semikonduktor (Penguat Optik SLA); 2. Penguat gentian yang didop nadir bumi, seperti penguat gentian yang didop umpan (Penguat optik EDFA), dsb. 3. Penguat gentian tak linear, seperti penguat gentian Raman, dsb. Berikut adalah pengenalan ringkas masing-masing.
1. Penguat optik semikonduktor: Di bawah keadaan aplikasi yang berbeza dan dengan pantulan permukaan hujung yang berbeza, laser semikonduktor boleh menghasilkan pelbagai jenis penguat optik semikonduktor. Jika arus pemacu laser semikonduktor lebih rendah daripada ambangnya, iaitu, tiada laser dijana, pada masa ini, isyarat optik dimasukkan ke satu hujung. Selagi frekuensi isyarat optik ini berhampiran pusat spektrum laser, ia akan dikuatkan dan dikeluarkan dari hujung yang lain. Jenis inipenguat optik semikonduktordipanggil penguat optik jenis Fabry-Perrop (FP-SLA). Jika laser dipincang di atas ambang, isyarat optik mod tunggal yang lemah akan dimasukkan dari satu hujung, selagi frekuensi isyarat optik ini berada dalam spektrum laser berbilang mod ini, isyarat optik akan dikuatkan dan dikunci kepada mod tertentu. Penguat optik jenis ini dipanggil penguat jenis terkunci suntikan (IL-SLA). Jika kedua-dua hujung laser semikonduktor disalut cermin atau disejat dengan lapisan filem anti-pantulan, menjadikan emisivitinya sangat kecil dan tidak dapat membentuk rongga resonan Fabry-Perrow, apabila isyarat optik melalui lapisan pandu gelombang aktif, ia akan dikuatkan semasa bergerak. Oleh itu, penguat optik jenis ini dipanggil penguat optik jenis gelombang bergerak (TW-SLA), dan strukturnya ditunjukkan dalam rajah berikut. Oleh kerana lebar jalur penguat optik jenis gelombang bergerak adalah tiga peringkat 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 berpotensi.
2. Penguat gentian terdop umpan: Ia terdiri daripada tiga bahagian: Yang pertama ialah gentian terdop dengan panjang antara beberapa meter hingga puluhan meter. Bendasing ini terutamanya ion nadir bumi, yang membentuk bahan pengaktifan laser; Yang kedua ialah sumber pam laser, yang menyediakan tenaga dengan panjang gelombang yang sesuai untuk mengujakan ion nadir bumi terdop bagi mencapai penguatan cahaya. Yang ketiga ialah pengganding, yang membolehkan cahaya pam dan cahaya isyarat digandingkan ke dalam bahan pengaktifan gentian optik terdop. Prinsip kerja penguat gentian sangat serupa dengan laser keadaan pepejal. Ia menyebabkan keadaan taburan nombor zarah terbalik dalam bahan yang diaktifkan laser dan menghasilkan sinaran yang dirangsang. Untuk mewujudkan 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 menyediakan tenaga dengan berkesan, panjang gelombang foton pam harus 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 tak linear gentian kuarza, manakala yang kedua menggunakan gentian kuarza yang didop erbium untuk bertindak pada media aktif. Gentian optik kuarza biasa akan menghasilkan kesan tak linear yang kuat di bawah tindakan cahaya pam yang kuat dengan panjang gelombang yang sesuai, seperti penyebaran Raman yang dirangsang (SRS), penyebaran Brillouin yang dirangsang (SBS), dan kesan pencampuran empat gelombang. Apabila isyarat dihantar di sepanjang gentian optik bersama-sama dengan cahaya pam, cahaya isyarat boleh dikuatkan. Oleh itu, ia membentuk penguat Raman gentian (FRA), penguat Brillouin (FBA), dan penguat parametrik, yang semuanya merupakan penguat gentian teragih.
Ringkasan: Arah pembangunan umum semua penguat optik ialah gandaan tinggi, kuasa output tinggi dan angka hingar rendah.
Masa siaran: 8 Mei 2025