Optisko šķiedru pastiprinātāju tehnoloģija
Optiskās šķiedras komunikācijā redzamā gaismas vai infrasarkano (IR) staru kūlis, ko pārvadā ar šķiedru, tiek vājināta, kad tās pārvietojas pa materiālu. Tad nonāk pie optiskās šķiedras pastiprinātāja, kas tiek izmantots, lai kompensētu informācijas pārraidi pārraides laikā.
Pastiprinātāji tiek ievietoti noteiktās vietās, lai palielinātu optiskos signālus sistēmā, kur signāli ir vāji. Šis palielinājums ļauj veiksmīgi pārraidīt signālus caur atlikušo kabeļa garumu. Lielos tīklos garu optisko šķiedru pastiprinātāju sēriju izvieto secībā pa visu tīkla saiti.
Parastie šķiedru optiskie pastiprinātāji ir ar Erbija dopinga šķiedru pastiprinātāju (vai EDFA optisko pastiprinātāju), Raman šķiedras pastiprinātāju un silīcija optisko pastiprinātāju (SOA). Erbija šķiedras pastiprinātājs ir galvenais šķiedras pastiprinātāja veids, ko izmanto, lai palielinātu signālu WDM optiskās šķiedras sistēmā, jo mēs zinām, ka WDM palielina šķiedru sakaru sistēmas jaudu un tas ir ar šķiedru pastiprināts erbija pastiprinātājs. Iespējama WDM pārraide. Šķiedru pastiprinātāji ir izstrādāti, lai atbalstītu blīvo viļņu garumu sadalīšanas multipleksēšanu (DWDM), ko sauc par DWDM EDFA pastiprinātāju un paplašināt uz citām viļņu garuma joslām, ko atbalsta optiskās šķiedras.
Ir vairāki dažādi fiziski mehānismi, ko var izmantot, lai pastiprinātu gaismas signālu, kas atbilst galvenajiem optisko pastiprinātāju veidiem. Dopēto šķiedru pastiprinātājos un beztaras lāzeros stimulētā emisija pastiprinātāja pastiprinājuma vidē izraisa ienākošās gaismas pastiprināšanos. Pusvadītāju optisko pastiprinātāju (SOA) gadījumā notiek elektronu caurumu rekombinācija. Raman pastiprinātājos ienākošās gaismas ar fononiem Ramanas izkliedēšana pastiprinājuma vides režģī rada fotonus, kas ir saskaņoti ar ienākošajiem fotoniem. Parametriskie pastiprinātāji izmanto parametru pastiprinājumu.
Ja gaisma tiek pārnesta caur materiālu, daļa gaismas tiek izkliedēta nejaušā virzienā. Nelielai daļai izkliedētās gaismas frekvences ir izņemtas no staru kūļa frekvences, kas ir vienāds ar materiāla izkliedes sistēmas vibrācijas frekvencēm. Raman optisko šķiedru pastiprinātāji darbojas šajā mazajā izkliedes diapazonā. Ja sākotnējais staru kūlis ir pietiekami intensīvs un monohromatisks, var sasniegt slieksni, pēc kura tiek pastiprināta gaisma ar Raman frekvencēm, spēcīgi veidojas un parasti piemīt stimulētās emisijas īpašības. To sauc par stimulētu vai saskaņotu Ramana efektu.
EFDA optisko šķiedru pastiprinātājs darbojas, pievienojot šķiedru serdes materiālam kā dopantu erbiju, retus zemes jonus; parasti dažu simtu daļu uz miljonu. Šķiedra ir ļoti caurspīdīga erbija lāzera viļņa garumā no diviem līdz deviņiem mikroniem. Sūknējot ar lāzera diode, tiek radīts optiskais pastiprinājums, un pastiprināšanās notiek.
Silīcija vai pusvadītāju optiskie pastiprinātāji darbojas līdzīgi kā pamata lāzers. Struktūra ir daudz tāda pati, ar otru pusē izvietotas divas īpaši konstruētas pusvadītāju materiāla plātnes, starp kurām ir cits materiāls, kas veido “aktīvo slāni”. Ar ierīci tiek iestatīta elektriskā strāva, lai iztaisnotu elektronus, kas pēc tam var atkal nokļūt nemierotajā zemes stāvoklī un izdot fotonus. Ienākošais optiskais signāls stimulē gaismas emisiju savā viļņa garumā.
Fiber optic repeater arī var atkārtoti pastiprināt novājinātu signālu, bet tas var darboties tikai noteiktā viļņu garumā un nav piemērots WDM sistēmām. Tas ir iemesls, kāpēc optisko šķiedru pastiprinātājam ir daudz svarīgāka loma sakaru sistēmās.
