Optical amplifier sa larangan ng optical fiber communication
An optical amplifieray isang aparato na nagpapalakas ng mga optical signal. Sa larangan ng komunikasyong optical fiber, pangunahin nitong ginagampanan ang mga sumusunod na tungkulin: 1. Pagpapahusay at pagpapalakas ng optical power. Sa pamamagitan ng paglalagay ng optical amplifier sa harap na dulo ng optical transmitter, maaaring tumaas ang optical power na pumapasok sa fiber. 2. Online relay amplification, pinapalitan ang mga umiiral na Repeater sa optical fiber communication system; 3. Preamplification: Bago ang photodetector sa dulo ng pagtanggap, ang mahinang signal ng liwanag ay paunang pinalakas upang mapahusay ang sensitivity ng pagtanggap.
Sa kasalukuyan, ang mga Optical amplifiers na pinagtibay sa Optical fiber communication ay pangunahing kinabibilangan ng mga sumusunod na uri: 1. Semiconductor optical amplifier (SOA Optical amplifier)/ Semiconductor laser amplifier (SLA Optical amplifier); 2. Rare earth-doped fiber amplifier, gaya ng bait-doped fiber amplifier (EDFA Optical amplifier), atbp. 3. Nonlinear fiber amplifier, tulad ng fiber Raman amplifier, atbp. Ang sumusunod ay isang maikling panimula ayon sa pagkakabanggit.
1. Semiconductor optical amplifiers: Sa ilalim ng iba't ibang kondisyon ng aplikasyon at may iba't ibang end face reflectance, ang mga semiconductor laser ay maaaring gumawa ng iba't ibang uri ng semiconductor optical amplifier. Kung ang kasalukuyang pagmamaneho ng semiconductor laser ay mas mababa kaysa sa threshold nito, iyon ay, walang laser na nabuo, sa oras na ito, ang isang optical signal ay input sa isang dulo. Hangga't ang dalas ng optical signal na ito ay malapit sa parang multo na sentro ng laser, ito ay lalakas at maglalabas mula sa kabilang dulo. Ang ganitong uri ngsemiconductor optical amplifieray tinatawag na Fabry-Perrop type optical amplifier (FP-SLA). Kung ang laser ay bias sa itaas ng threshold, ang mahinang single-mode optical signal input mula sa isang dulo, hangga't ang dalas ng optical signal na ito ay nasa loob ng spectrum ng multimode laser na ito, ang optical signal ay lalakas at mai-lock sa isang tiyak 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 evaporated ng isang layer ng anti-reflection film, na ginagawang napakaliit ng emissivity nito at hindi makabuo ng Fabry-Perrow resonant na lukab, kapag ang optical signal ay dumaan sa aktibong waveguide layer, ito ay lalakas 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 figure. Dahil ang bandwidth ng naglalakbay na 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 ito ay isang mataas na promising optical amplifier.
2. Bait-doped fiber amplifier: Ito ay binubuo ng tatlong bahagi: Ang una ay isang doped fiber na may haba mula sa ilang metro hanggang sampu-sampung metro. Ang mga impurities na ito ay pangunahing mga bihirang earth ions, na bumubuo sa laser activation material; Ang pangalawa ay ang laser pump source, na nagbibigay ng enerhiya ng naaangkop na mga wavelength upang pukawin ang doped rare earth ions upang makamit ang amplification ng liwanag. Ang pangatlo ay ang coupler, na nagbibigay-daan sa pump light at signal light na magkabit sa doped optical fiber activating material. Ang prinsipyo ng pagtatrabaho 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 estado ng pamamahagi ng inversion ng numero ng butil, higit sa dalawang antas ng enerhiya ang dapat na kasangkot sa optical transition, karaniwang tatlong antas at apat na antas na mga sistema, na may tuluy-tuloy na supply ng enerhiya mula sa pinagmumulan ng bomba. Upang epektibong makapagbigay ng enerhiya, ang wavelength ng pump photon ay dapat na mas maikli kaysa sa laser photon, iyon ay, ang enerhiya ng pump photon ay dapat na mas malaki kaysa sa laser photon. Higit pa rito, ang resonant cavity ay bumubuo ng isang positibong feedback, at sa gayon ay maaaring mabuo ang isang laser amplifier.
3. Nonlinear fiber amplifiers: Parehong nonlinear fiber amplifiers at erbium fiber amplifiers ay nasa ilalim ng kategorya ng fiber amplifiers. Gayunpaman, ang una ay gumagamit ng nonlinear na epekto ng mga quartz fibers, habang ang huli ay gumagamit ng erbium-doped quartz fibers upang kumilos sa aktibong media. Ang mga ordinaryong quartz optical fiber ay bubuo ng malakas na nonlinear effect sa ilalim ng pagkilos ng malakas na pump light ng mga naaangkop na wavelength, tulad ng stimulated Raman scattering (SRS), stimulated Brillouin scattering (SBS), at four-wave mixing effect. Kapag ang signal ay ipinadala kasama ang optical fiber kasama ang pump light, ang signal light ay maaaring palakasin. Kaya, bumubuo sila ng fiber Raman amplifiers (FRA), Brillouin amplifiers (FBA), at parametric amplifiers, na lahat ay distributed fiber amplifiers.
Buod: Ang karaniwang direksyon ng pag-develop ng lahat ng optical amplifiers ay high gain, mataas na output power, at low noise figure.
Oras ng post: May-08-2025