Kuituoptisten vahvistimien tekniikka
Kuituoptisessa viestinnässä kuidun kantamat näkyvän valon tai infrapuna- (IR) palkit heikkenevät, kun ne kulkevat materiaalin läpi. Sitten tulee kuituoptinen vahvistin, jota käytetään kompensoimaan tiedon herätystä lähetyksen aikana.
Vahvistimet asetetaan tiettyihin paikkoihin optisten signaalien lisäämiseksi järjestelmässä, jossa signaalit ovat heikkoja. Tämä tehostaminen mahdollistaa signaalien onnistuneen lähettämisen jäljellä olevan kaapelin pituuden kautta. Suurissa verkoissa pitkä sarja optisia kuituvahvistimia sijoitetaan sekvenssiin koko verkkolinkkiä pitkin.
Tavallisiin kuituoptisiin vahvistimiin kuuluvat Erbium-Doped Fiber -vahvistin (tai EDFA-optinen vahvistin), Raman-kuituvahvistin ja pii-optinen vahvistin (SOA). Erbium-seostettu kuituvahvistin on suurin kuituvahvistimen tyyppi, jota käytetään vahvistamaan signaalia WDM-kuituoptisessa järjestelmässä, koska tiedämme, että WDM lisää kuitukommunikaatiojärjestelmän kapasiteettia ja se on erbium-seostettu kuituvahvistin, joka tekee WDM-lähetys on mahdollista. Kuituvahvistimet on kehitetty tukemaan DWDM EDFA -vahvistinta (DWDM), joka laajenee muihin kuituoptiikan tukemiin aallonpituuskaistoihin.
On olemassa useita erilaisia fyysisiä mekanismeja, joita voidaan käyttää valosignaalin vahvistamiseen, joka vastaa suurimpia optisten vahvistimien tyyppejä. Seostetuissa kuituvahvistimissa ja irtolasereissa stimuloidun emissio vahvistimen vahvistusväliaineessa aiheuttaa tulevan valon vahvistuksen. Puolijohdesoptisissa vahvistimissa (SOA) esiintyy elektronireiän rekombinaatiota. Raman-vahvistimissa saapuvan valon Raman-sironta fononeilla vahvistusvälineen hilassa tuottaa fotoneja, jotka ovat johdonmukaisia tulevien fotonien kanssa. Parametriset vahvistimet käyttävät parametrista vahvistusta.
Kun valo lähetetään aineen läpi, osa valosta on hajallaan sattumanvaraisesti. Pieni osa hajallaan olevasta valosta on poistettu taajuuksilta tulevan säteen taajuudesta määrillä, jotka ovat yhtä suuret kuin materiaalin sirontajärjestelmän värähtelytaajuudet. Raman-kuituoptiset vahvistimet toimivat tässä pienessä sironta-alueella. Jos alkupalkki on riittävän voimakas ja monokromaattinen, voidaan saavuttaa kynnys, jonka ylittyessä valo Raman-taajuuksilla vahvistuu, kerääntyy voimakkaasti ja jolla on yleensä stimuloidun emis- sion ominaisuudet. Tätä kutsutaan stimuloiduksi tai johdonmukaiseksi Raman-efektiksi.
EFDA-kuituoptisen vahvistimen toiminnot lisätään kuituydinmateriaaliin erbium-, harvinaisten maametalli-ionien kanssa lisäaineena; tyypillisesti muutamia satoja osia miljoonaa euroa. Kuitu on erittäin läpinäkyvä kahden - yhdeksän mikronin erbium-lasersäteen aallonpituudella. Kun laserdiodi pumpataan, luodaan optinen vahvistus ja vahvistuminen tapahtuu.
Pii- tai puolijohde-optiset vahvistimet toimivat samalla tavalla kuin peruslaser. Rakenne on paljon sama, ja kaksi erityisesti suunniteltua puolijohdemateriaalilevyä ovat toistensa päällä, ja niiden välissä on toinen materiaali, joka muodostaa "aktiivisen kerroksen". Laitteen läpi kulkee sähkövirta elektronien virittämiseksi, jotka voivat sitten pudota takaisin virittämättömään maahan ja antaa fotoneja. Saapuva optinen signaali stimuloi valon emissiota omalla aallonpituudellaan.
Kuituoptinen toistin voi myös vahvistaa vaimennettua signaalia, mutta se voi toimia vain tietyllä aallonpituudella eikä se sovi WDM-järjestelmille. Tästä syystä kuituoptisen vahvistimen rooli viestintäjärjestelmissä on paljon tärkeämpi.
