Optische versterkers op het gebied van glasvezelcommunicatie
An optische versterkeris een apparaat dat optische signalen versterkt. Op het gebied van glasvezelcommunicatie vervult het voornamelijk de volgende functies: 1. Verbetering en versterking van het optische vermogen. Door de optische versterker aan de voorzijde van de optische zender te plaatsen, kan het optische vermogen dat de glasvezel binnenkomt, worden verhoogd. 2. Online relaisversterking, ter vervanging van bestaande repeaters in glasvezelcommunicatiesystemen; 3. Voorversterking: Vóór de fotodetector aan de ontvangende kant wordt het zwakke lichtsignaal voorversterkt om de ontvangstgevoeligheid te verbeteren.
Momenteel omvatten de optische versterkers die in optische vezelcommunicatie worden gebruikt voornamelijk de volgende typen: 1. Halfgeleider optische versterker (SOA optische versterker)/Halfgeleiderlaserversterker (SLA optische versterker); 2. Met zeldzame aarde gedoteerde vezelversterkers, zoals met aas gedoteerde vezelversterkers (EDFA optische versterker), enz. 3. Niet-lineaire glasvezelversterkers, zoals glasvezel-Ramanversterkers, enz. Hieronder volgt een korte introductie.
1. Optische halfgeleiderversterkers: Onder verschillende toepassingsomstandigheden en met verschillende reflecties aan de uiteinden kunnen halfgeleiderlasers verschillende soorten optische halfgeleiderversterkers produceren. Als de aanstuurstroom van de halfgeleiderlaser lager is dan de drempelwaarde, dat wil zeggen dat er geen laser wordt gegenereerd, wordt er aan één uiteinde een optisch signaal ingevoerd. Zolang de frequentie van dit optische signaal zich dicht bij het spectrale centrum van de laser bevindt, wordt het versterkt en aan de andere kant uitgevoerd. Dit soorthalfgeleider optische versterkerEen optische versterker van het Fabry-Perrop-type (FP-SLA) wordt genoemd. Als de laser boven de drempelwaarde is ingesteld, wordt het zwakke single-mode optische signaal dat van één kant wordt ontvangen, versterkt en gekoppeld aan een bepaalde modus, zolang de frequentie van dit optische signaal binnen het spectrum van deze multimode laser valt. Dit type optische versterker wordt een injectie-vergrendelde versterker (IL-SLA) genoemd. Als de twee uiteinden van een halfgeleiderlaser gespiegeld of verdampt zijn met een laag antireflectiefolie, waardoor de emissiviteit zeer laag is en er geen Fabry-Perrow-resonantieholte kan ontstaan, wordt het optische signaal versterkt wanneer het door de actieve golfgeleiderlaag gaat. Daarom wordt dit type optische versterker een lopende-golf-type optische versterker (TW-SLA) genoemd. De structuur ervan is weergegeven in de volgende afbeelding. Omdat de bandbreedte van de optische versterker van het type lopende golf drie ordegroottes groter is dan die van de versterker van het Fabry-Perot-type en de bandbreedte van 3 dB 10 THz kan bereiken, kan deze optische signalen van verschillende frequenties versterken en is dit een zeer veelbelovende optische versterker.
2. Bait-gedoteerde vezelversterker: Deze bestaat uit drie delen: Het eerste deel is een gedoteerde vezel met een lengte variërend van enkele meters tot tientallen meters. Deze onzuiverheden bestaan voornamelijk uit zeldzame-aarde-ionen, die het laseractiveringsmateriaal vormen; Het tweede deel is de laserpompbron, die energie van de juiste golflengte levert om de gedoteerde zeldzame-aarde-ionen te exciteren en zo de lichtversterking te bereiken. Het derde deel is de koppelaar, die het pomplicht en signaallicht in staat stelt te koppelen aan het gedoteerde optische vezelactiveringsmateriaal. Het werkingsprincipe van een vezelversterker is zeer vergelijkbaar met dat van een vastestoflaser. Het veroorzaakt een omgekeerde verdeling van het deeltjesaantal in het lasergeactiveerde materiaal en genereert gestimuleerde straling. Om een stabiele inversie van de deeltjesaantalverdeling te creëren, moeten er meer dan twee energieniveaus betrokken zijn bij de optische transitie, meestal systemen met drie en vier niveaus, met een continue energietoevoer vanuit een pompbron. Om effectief energie te leveren, moet de golflengte van het pompfoton korter zijn dan die van het laserfoton, d.w.z. de energie van het pompfoton moet groter zijn dan die van het laserfoton. Bovendien vormt de resonantieholte een positieve terugkoppeling, waardoor een laserversterker kan worden gevormd.
3. Niet-lineaire vezelversterkers: Zowel niet-lineaire vezelversterkers als erbiumvezelversterkers vallen onder de categorie vezelversterkers. De eerste maakt echter gebruik van het niet-lineaire effect van kwartsvezels, terwijl de laatste erbiumgedoteerde kwartsvezels gebruikt om in te werken op actieve media. Gewone optische kwartsvezels genereren sterke niet-lineaire effecten onder invloed van sterk pomplicht met geschikte golflengtes, zoals gestimuleerde Raman-verstrooiing (SRS), gestimuleerde Brillouin-verstrooiing (SBS) en viergolfmengeffecten. Wanneer het signaal samen met het pomplicht over de optische vezel wordt verzonden, kan het signaallicht worden versterkt. Zo vormen ze vezel-Raman-versterkers (FRA), Brillouin-versterkers (FBA) en parametrische versterkers, die allemaal gedistribueerde vezelversterkers zijn.
Samenvatting: De gemeenschappelijke ontwikkelingsrichting van alle optische versterkers is een hoge versterking, een hoog uitgangsvermogen en een laag ruisgetal.
Geplaatst op: 8 mei 2025