Optiska förstärkare har revolutionerat fiberoptisk kommunikation på lång avstånd
I situationer där det primära problemet är förlust kan optiska förstärkare verkligen användas för att förstärka signalerna utan omvandling till den elektriska domänen. Sådana optiska förstärkare har verkligen revolutionerat fiberoptisk kommunikation på lång avstånd.
Syftet med en optisk förstärkare är att återställa signaleffektnivån, reducerad på grund av förluster under propagering, utan någon optisk till elektrisk omvandling. De flesta optiska förstärkare förstärker infallande ljus genom den stimulerade emissionen, samma mekanism som används i lasrar, men utan feedbackmekanismen. huvudingrediensen är den optiska förstärkningen som realiseras genom förstärkarpumpningen (elektrisk eller optisk) för att uppnå inversionen av populationen. den optiska förstärkningen är generellt sett inte bara en funktion av frekvens utan också en funktion av lokal strålintensitet. Figuren nedan visar principen för optisk förstärkare.
I jämförelse med elektroniska regeneratorer behöver optiska förstärkare inga höghastighetselektroniska kretsar, de är transparenta för bithastighet och format och, viktigast av allt, kan förstärka flera optiska signaler vid olika våglängder samtidigt. Således har deras utveckling inledt den enorma tillväxten av kommunikationskapacitet med hjälp av Wavelength Division Multiplexing (WDM) där flera våglängder som bär oberoende signaler sprids genom samma enda modfibrer och därigenom multiplicerar länkens kapacitet. Till skillnad från elektroniska regeneratorer kompenserar WDM-förstärkaren inte för spridning som ackumuleras i länken och den lägger också till brus till den optiska singalen.
Optiska förstärkare har stor inverkan på transmissionssystem för optiska fibrer. De kan kompensera förlusten av transmissionslinjer för optiska fibrer och därmed minska antalet elektriska repeterare. En viktig ekonomisk fördel är förmågan att samtidigt förstärka ett antal WDM-signaler. I en överföringslinje med lång räckvidd (visas i figuren nedan) används de optiska förstärkarna, indikerade med solida trianglar, som boosterförstärkare vid sändaren, in-förstärkare och förförstärkare vid mottagaren. In-line-förstärkaren kallas en 1R-repeater. Vanligtvis sätts en 1R-repeater in var 80-100 km i långdistansöverföringssystem. En EDFA används oftast för förstärkaren i det konventionella bandet (C-bandet) i spektralområdet 1530-1565 nm. Detta beror på att övergången från det metastabla tillståndet till grundtillståndet för en EDFA faller in i C-bandet. Klicka för produktinformation om C-bandet EDFA . Varje gång signalen passerar genom den optiska förstärkaren ackumuleras förstärkarens brus, vilket resulterar i nedbrytning av SNR-signal (Signal Noise Ratio). Därför regenereras den optiska signalen efter några passeringar av 1R-repeatrarna av en elektrisk 3R-repeater som har de tre funktionerna att omforma, återimimera och regenerera.
Flera typer av optiska förstärkare har hittills introducerats: Semiconductor Optical Amplifier (SOA), Raman Fiber Amplifier (RFA), rare-earth-doped fiber amplifier (Erbium-Doped EDFA operation at 1500 nm and Praseodymium-Doped FDFA operation at 1300 nm ) och OPA (Optical Parametric Amplifier). De primära förstärkningsbanden för EDFA är C-bandet (1535-1565 nm) och L-bandet (1570-1610 nm); emellertid har det rapporterats om att utvidga driften av EDFA: er till S-bandet (1460-1530 nm). Å andra sidan kan RFA: er göras att fungera i vilket band som helst. SOA som kan arbeta i olika band är tillgängliga. OPA använder icke-linjäritet för att förstärka en signal och kan göras att fungera i vilket band som helst.
Idag använder de flesta optiska fiberkommunikationssystem EDFA på grund av deras fördelar vad gäller bandbredd, hög effekt och brusegenskaper. RFA och SOA blir också viktiga i många applikationer. Arbetet med OPA har visat att det är möjligt att uppnå bredbandsförstärkning med mycket låga brus.
