Teknik för fiberoptiska förstärkare
Vid fiberoptisk kommunikation dämpas synligt ljus eller infraröd (IR) strålar som bärs av en fiber när de reser genom materialet. Då kommer det till fiberoptisk förstärkare som används för att kompensera för uppvaknande av information under överföringen.
Förstärkare sätts in på specifika ställen för att öka optiska signaler i ett system där signalerna är svaga. Denna förstärkning gör det möjligt att överföra signalerna genom den återstående kabellängden. I stora nätverk placeras en lång serie optiska fiberförstärkare i en sekvens längs hela nätverkslänken.
Vanliga fiberoptiska förstärkare inkluderar Erbium-Doped Fiberförstärkare (eller EDFA Optisk Förstärkare), Raman Fiberförstärkare och Kisel Optisk Förstärkare (SOA). Erbiumdopad fiberförstärkare är den huvudsakliga typen av fiberförstärkare som används för att öka signalen i WDM-fiberoptiksystemet, eftersom vi vet att det är WDM som ökar fiberkommunikationssystemets kapacitet och det är den erbiumdopade fiberförstärkaren som gör WDM överföring möjlig. Fiberförstärkare är utvecklade för att stödja Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) som kallas DWDM EDFA-förstärkare och att expandera till andra våglängdsband som stöds av fiberoptik.
Det finns flera olika fysiska mekanismer som kan användas för att förstärka en ljussignal, vilket motsvarar de stora typerna av optiska förstärkare. I dopade fiberförstärkare och bulklaser orsakar stimulerat utsläpp i förstärkarens förstärkningsmedium förstärkning av inkommande ljus. I halvledaroptiska förstärkare (SOA) uppträder elektronhålrekombination. I Ramanförstärkare producerar Raman-spridning av inkommande ljus med fononer i gitteret i förstärkningsmediet foton som är sammanhängande med inkommande fotoner. Parametriska förstärkare använder parametrisk förstärkning.
När ljus överförs genom materia sprids en del av ljuset i slumpmässiga riktningar. En liten del av det spridda ljuset har frekvenser avlägsnat från frekvensen av den infallande strålen med kvantiteter som är lika med vibrationsfrekvenserna hos materialets spridda system. Raman fiberoptiska förstärkare fungerar inom detta lilla spridningsområde. Om den initiala strålen är tillräckligt intensiv och monokromatisk kan ett tröskelvärde nås bortom vilket ljus vid Ramanfrekvenserna förstärks, byggs upp starkt och uppvisar generellt egenskaperna hos stimulerad emission. Detta kallas den stimulerade eller sammanhängande Raman-effekten.
EFDA fiberoptiska förstärkare funktioner genom att lägga erbium, sällsynta jordartsmetaller, till fiberkärnmaterialet som dopmedel; vanligen i nivåer av några hundra delar per miljon. Fibern är mycket transparent vid erbiumlasingvåglängden på två till nio mikron. När pumpas av en laserdiod skapas optisk förstärkning och förstärkning sker.
Optisk förstärkare av silikon eller halvledare fungerar på samma sätt som en grundlaser. Strukturen är ungefär densamma, med två specialdesignade plattor av halvledarmaterial ovanpå varandra, med ett annat material mellan dem som bildar det "aktiva skiktet". En elektrisk ström sätts igång genom apparaten för att excitera elektroner som då kan falla tillbaka till det icke-upphetsade marktillståndet och ge ut fotoner. Inkommande optisk signal stimulerar ljusutsläpp i sin egen våglängd.
Fiberoptisk repeater kan också förstärka en dämpad signal men den kan bara fungera på en specifik våglängd och är inte lämplig för WDM-system. Det är därför fiberoptisk förstärkare spelar en mycket viktigare roll i kommunikationssystem.
