Mga optical amplifier sa larangan ng komunikasyon ng optical fiber
An optikal na amplifieray isang aparato na nagpapalakas ng mga optical signal. Sa larangan ng komunikasyon ng optical fiber, pangunahing ginagampanan nito ang mga sumusunod na papel: 1. Pagpapahusay at pagpapalakas ng optical power. Sa pamamagitan ng paglalagay ng optical amplifier sa harap na dulo ng optical transmitter, maaaring mapataas ang optical power na pumapasok sa fiber. 2. Online relay amplification, na pinapalitan ang mga umiiral na Repeater sa mga optical fiber communication system; 3. Preamplification: Bago ang photodetector sa receiving end, ang mahinang light signal ay paunang pinapalakas upang mapahusay ang receiving sensitivity.
Sa kasalukuyan, ang mga Optical amplifier na ginagamit sa komunikasyon ng Optical fiber ay pangunahing kinabibilangan ng mga sumusunod na uri: 1. Semiconductor optical amplifier (SOA Optical amplifier)/Semiconductor laser amplifier (SLA Optical amplifier); 2. Mga rare earth-doped fiber amplifier, tulad ng bait-doped fiber amplifier (EDFA Optical amplifier), atbp. 3. Mga nonlinear fiber amplifier, tulad ng mga fiber Raman amplifier, atbp. Ang sumusunod ay isang maikling panimula ayon sa pagkakabanggit.
1. Mga semiconductor optical amplifier: Sa ilalim ng iba't ibang kondisyon ng aplikasyon at may iba't ibang reflectance ng end face, ang mga semiconductor laser ay maaaring makagawa ng iba't ibang uri ng semiconductor optical amplifier. Kung ang driving current ng semiconductor laser ay mas mababa kaysa sa threshold nito, ibig sabihin, walang laser na nalilikha, sa oras na ito, isang optical signal ang ipinapasok sa isang dulo. Hangga't ang frequency ng optical signal na ito ay malapit sa spectral center ng laser, ito ay a-amplify at ilalabas mula sa kabilang dulo. Ang ganitong uri ngsemiconductor optical amplifieray tinatawag na Fabry-Perrop type optical amplifier (FP-SLA). Kung ang laser ay naka-bias sa itaas ng threshold, ang mahinang single-mode optical signal ay i-input mula sa isang dulo, hangga't ang frequency ng optical signal na ito ay nasa loob ng spectrum ng multimode laser na ito, ang optical signal ay palalakasin at ila-lock sa isang partikular na mode. Ang ganitong uri ng optical amplifier ay tinatawag na injaction-locked type amplifier (IL-SLA). Kung ang dalawang dulo ng isang semiconductor laser ay pinahiran ng salamin o pinasingaw ng isang layer ng anti-reflection film, na ginagawang napakaliit ng emissivity nito at hindi makagawa ng Fabry-Perrow resonant cavity, kapag ang optical signal ay dumaan sa active waveguide layer, ito ay palalakasin habang naglalakbay. Samakatuwid, ang ganitong uri ng optical amplifier ay tinatawag na traveling wave type optical amplifier (TW-SLA), at ang istraktura nito ay ipinapakita sa sumusunod na pigura. Dahil ang bandwidth ng traveling wave type optical amplifier ay tatlong order ng magnitude na mas malaki kaysa sa Fabry-Perot type amplifier, at ang 3dB bandwidth nito ay maaaring umabot sa 10THz, maaari nitong palakasin ang mga optical signal ng iba't ibang frequency at isang lubos na promising na optical amplifier.
2. Bait-doped fiber amplifier: Binubuo ito ng tatlong bahagi: Ang una ay isang doped fiber na may haba na mula ilang metro hanggang sampu-sampung metro. Ang mga duming ito ay pangunahing mga rare earth ion, na bumubuo sa laser activation material; Ang pangalawa ay ang laser pump source, na nagbibigay ng enerhiya ng naaangkop na wavelength upang ma-excite ang mga doped rare earth ion upang makamit ang amplification ng liwanag. Ang pangatlo ay ang coupler, na nagbibigay-daan sa pump light at signal light na mag-couple sa doped optical fiber activating material. Ang prinsipyo ng paggana ng isang fiber amplifier ay halos kapareho ng sa isang solid-state laser. Nagdudulot ito ng reversed particle number distribution state sa loob ng laser-activated material at bumubuo ng stimulated radiation. Upang lumikha ng isang matatag na particle number inversion distribution state, higit sa dalawang antas ng enerhiya ang dapat kasangkot sa optical transition, karaniwang three-level at four-level system, na may patuloy na supply ng enerhiya mula sa isang pump source. Upang epektibong makapagbigay ng enerhiya, ang wavelength ng pump photon ay dapat na mas maikli kaysa sa laser photon, ibig sabihin, ang enerhiya ng pump photon ay dapat na mas malaki kaysa sa laser photon. Bukod pa rito, ang resonant cavity ay bumubuo ng positibong feedback, at sa gayon ay maaaring mabuo ang isang laser amplifier.
3. Mga Nonlinear fiber amplifier: Ang mga nonlinear fiber amplifier at erbium fiber amplifier ay parehong nabibilang sa kategorya ng mga fiber amplifier. Gayunpaman, ang una ay gumagamit ng nonlinear effect ng mga quartz fiber, habang ang huli ay gumagamit ng mga erbium-doped quartz fiber upang kumilos sa mga aktibong media. Ang mga ordinaryong quartz optical fiber ay bubuo ng malalakas na nonlinear effect sa ilalim ng aksyon ng malakas na pump light ng naaangkop na wavelength, tulad ng stimulated Raman scattering (SRS), stimulated Brillouin scattering (SBS), at four-wave mixing effect. Kapag ang signal ay ipinapadala sa optical fiber kasama ang pump light, ang signal light ay maaaring palakasin. Kaya, bumubuo sila ng mga fiber Raman amplifier (FRA), Brillouin amplifier (FBA), at parametric amplifier, na pawang mga distributed fiber amplifier.
Buod: Ang karaniwang direksyon ng pag-unlad ng lahat ng optical amplifier ay mataas na gain, mataas na output power, at mababang noise figure.
Oras ng pag-post: Mayo-08-2025