Optiset vahvistimet ovat mullistaneet pitkän matkan kuituoptisen viestinnän
Tilanteissa, joissa ensisijainen ongelma on häviö, optisia vahvistimia voidaan todellakin käyttää vahvistamaan signaaleja muuttamatta niitä sähköiseksi alueeksi. Tällaiset optiset vahvistimet ovat todella mullistaneet pitkän matkan kuituoptisen viestinnän.
Optisen vahvistimen tarkoituksena on palauttaa signaalin tehotaso, joka on vähentynyt etenemisvaiheiden aiheuttamien häviöiden takia, ilman mitään optista sähköiseksi muuntamista. Suurin osa optisista vahvistimista vahvistaa tulevaa valoa stimuloidun säteilyn kautta, sama mekanismi, jota käytetään lasereissa, mutta ilman takaisinkytkentämachanismia. tärkein aineosa on vahvistimen pumppaamalla (sähköinen tai optinen) saavutettu optinen voitto populaation inversion saavuttamiseksi. optinen vahvistus, yleisesti ottaen, ei ole vain taajuuden funktio, vaan myös paikallisen säteen voimakkuuden funktio. Alla oleva kuva esittää optisen vahvistimen periaatetta.
Verrattuna elektronisiin regeneraattoreihin, optiset vahvistimet eivät tarvitse mitään nopeita elektronisia piirejä, ne ovat läpinäkyviä bittinopeudelle ja formaatille ja mikä tärkeintä, voivat vahvistaa useita optisia signaaleja eri aallonpituuksilla samanaikaisesti. Siksi niiden kehitys on käynnistänyt viestintäkapasiteetin valtavan kasvun käyttämällä aallonpituusjakoista multipleksointia (WDM), jossa saman yksimuotoisen kuidun kautta etenevät useita riippumattomia signaaleja kantavat aallonpituudet, kertomalla siten linkin kapasiteetti. Toisin kuin elektroniset regeneraattorit, WDM-vahvistin ei kompensoi linkissä kertynyttä dispersiota ja lisää myös kohinaa optiseen siniaaliin.
Optisilla vahvistimilla on suuri vaikutus valokuitujen siirtojärjestelmiin. Ne voivat kompensoida optisen kuidun siirtojohtojen menetykset vähentäen siten sähköisten toistimien lukumäärää. Suuri taloudellinen etu on kyky vahvistaa samanaikaisesti useita WDM-signaaleja. Kaukoliikenteen linjassa (esitetty alla olevassa kuvassa) optisia vahvistimia, jotka on merkitty kiinteillä kolmiolla, käytetään tehostevahvistimina lähettimessä, linjavahvistimina ja esivahvistimina vastaanottimessa. In-line-vahvistinta kutsutaan 1R-toistimeksi. Tyypillisesti 1R-toistin asetetaan jokaisen 80–100 km: n välein kaukoliikenteen siirtojärjestelmiin. EDFA: ta käytetään yleisimmin vahvistimeen spektrialueen 1530-1565 nm tavanomaisella kaistalla (C-kaista). Tämä johtuu siitä, että siirtyminen EDFA: n metastabiilista tilasta perustilaan kuuluu C-kaistalle. Napsauta saadaksesi lisätietoja C-band EDFA: sta . Joka kerta kun signaali kulkee optisen vahvistimen läpi, vahvistimen kohina kertyy, mikä johtaa SNR (Signal Noise Ratio) heikkenemiseen. Siksi muutaman 1R-toistimen läpikäynnin jälkeen optinen signaali regeneroidaan sähköisellä 3R-toistimella, jolla on kolme tehtävää: muotoilu, uudelleensijoittaminen ja regeneraatio.
Tähän mennessä on otettu käyttöön monentyyppisiä optisia vahvistimia: puolijohdeoptinen vahvistin (SOA), Raman-kuituvahvistin (RFA), harvinaisten maametallien seostettu kuituvahvistin (Erbium-seostettu EDFA, joka toimii aallonpituudella 1500 nm, ja Praseodyymi-seostettu FDFA, joka toimii aallonpituudella 1300 nm). ) ja optinen parametrinen vahvistin (OPA). EDFA: n ensisijaiset vahvistuskaistat ovat C-kaista (1535-1565 nm) ja L-kaista (1570-1610 nm); on kuitenkin raportoitu EDFA: ien toiminta-alueen laajentamisesta S-kaistalle (1460-1530 nm). Toisaalta RFA: t voidaan saada toimimaan millä tahansa kaistalla. Eri taajuusalueilla toimivia SOA-soittimia on saatavana. OPA: t käyttävät epälineaarisuutta signaalin vahvistamiseen ja voidaan saada toimimaan missä tahansa kaistassa.
Nykyään useimmat valokuituviestintäjärjestelmät käyttävät EDFA: ita kaistanleveyden, suuren tehon ja meluominaisuuksien kannalta. RFA: t ja SOA: t ovat myös tulossa tärkeiksi monissa sovelluksissa. OPA: n kanssa tehty työ on osoittanut, että laajakaistavahvistus on mahdollista saavuttaa erittäin hiljaisilla lukuilla.
