Распределительный лазерный усилитель

Определение: оптоволоконный усилитель в оптоволоконной линии передачи данных, процесс усиления, который происходит по очень длинному передающему волокну.

Для длинных оптоволоконных линий, используемых для передачи данных на большие расстояния, необходим один или несколько волоконных усилителей, чтобы обеспечить достаточную мощность сигнала на приемнике и поддерживать достаточное соотношение сигнал/шум, обеспечивая при этом частоту ошибок по битам. Во многих случаях эти усилители являются дискретными, состоят из нескольких метров волокна, легированного редкоземельными элементами, накачиваются диодным лазером с оптоволокном, иногда в составе передатчика или непосредственно перед приемником, или в середине передачи. волокно где-то использовалось. Также можно использовать распределенный усилитель в самом волокне передачи. Свет накачки обычно подается в порт приемника или передатчика, либо в оба порта подается одновременно. Этот распределенный усилитель может обеспечить аналогичный общий коэффициент усиления, но коэффициент усиления на единицу длины намного ниже. Это означает, что это позволяет поддерживать разумный уровень мощности сигнала при наличии потерь при передаче, а не увеличивать мощность на несколько децибел.

За и против:

Одним из преимуществ использования распределенных усилителей является снижение уровня шума усилителя в линии связи. Это происходит главным образом потому, что мощность сигнала поддерживается постоянно, а не в очень низкой степени, как в случае с дискретными усилителями. Затем пиковую мощность сигнала можно уменьшить без добавления шума усилителя. Это фактически снижает потенциально вредные нелинейные эффекты волокна.

Очень большим недостатком распределенных усилителей является необходимость более высокой мощности накачки. Это относится к рамановским усилителям и усилителям, легированным редкоземельными элементами, которые обсуждаются ниже.

Преимущества разных типов усилителей зависят от системы передачи и ее характеристик. Например, для систем, основанных исключительно на солитонах, важными факторами, которые следует учитывать, являются диапазон длин волн и полоса пропускания сигнала.

Распределенный лазерный усилитель

Усилители-распределители могут быть реализованы в двух различных формах. Первый метод заключается в использовании передающего волокна, которое содержит некоторые легированные ионы редкоземельных элементов, такие как ионы эрбия, но концентрация легирования должна быть намного ниже, чем у обычных волокон усилителя. Хотя кварцевое волокно обычно используется для связи, его растворимость в ионах редкоземельных элементов очень низка, а низкое легирование позволяет избежать эффектов гашения. Однако, поскольку передающее оптическое волокно также имеет некоторые другие ограничения, трудно оптимизировать оптическое волокно для обеспечения широкой полосы усиления. В частности, любое легирование приведет к увеличению потерь при передаче, что не является серьезной проблемой для коротких дискретных усилителей.

Поскольку свет накачки распределенного усилителя также необходимо передавать на большие расстояния, при передаче будут возникать потери. Если длина волны накачки намного меньше длины волны сигнала, потери даже больше, чем у светового сигнала. Следовательно, усилители с длинным распределением, легированные эрбием, должны использовать свет накачки с длиной волны 1,45 микрона вместо обычно используемого света с длиной волны 980 нм. Это, в свою очередь, наложит дополнительные ограничения на спектральную форму усиления усилителя. Даже при больших длинах волн накачки требования к мощности накачки выше из-за потерь накачки по сравнению с дискретными волоконными усилителями.

Распределенный рамановский усилитель

Другим типом распределенного усилителя является рамановский усилитель, который не требует легирования редкоземельными элементами. Вместо этого для достижения процесса усиления используется вынужденное комбинационное рассеяние. Аналогично, передающие волокна сложно оптимизировать для процессов рамановского усиления, поскольку потери при передаче должны быть низкими, а свет накачки также испытывает потери при передаче. Поэтому требуется очень высокая мощность накачки.

Спектр усиления источника накачки зависит от химического состава сердцевины волокна. Настроенный более широкий спектр усиления может быть достигнут путем объединения различных длин волн накачки.