Passiivsed optilised võimendid: EDFA, SOA ja RFA
Kuna optilised signaalid liiguvad läbi optilise kiu, on need nõrgenenud. Pikamaarakenduste korral summutatakse signaal punktini, kus on vaja uuesti võimendada. Traditsiooniliselt viis selle kordusvõimendamise läbi seade, mida tavaliselt nimetatakse kordusvahendiks.
Repiiter on põhimõtteliselt vastuvõtja ja saatja, mis on ühendatud ühes paketis. Vastuvõtja teisendab sissetuleva optilise energia elektrienergiaks. Vastuvõtja elektriline väljund juhib saatja elektrisisendit. Saatja optiline väljund tähistab optilise sisendsignaali võimendatud versiooni koos müraga.
Täna saadaval olev tehnoloogia välistab kordusjaamade vajaduse. Repiiterite asemel kasutatakse nüüd passiivseid optilisi võimendid. Passiivne optiline võimendi võimendab signaali otse, ilma et oleks vaja optilist elektrit ja elektrilist optilist muundamist. Optilise signaali passiivseks võimendamiseks on mitu erinevat optilist võimendit: Erbiumi topeltkiudude võimendi (EDFA), pooljuhtide optiline võimendi (SOA) ja Ramani kiudvõimendi (RFA), mis kõik kasutavad tehnikat, mida nimetatakse laserpumbamiseks.
EDFA
EDFA võimendit kasutatakse tavaliselt väga pikkade kiudühenduste jaoks, näiteks merealune kaabeldus. EDFA-des kasutatakse kiudu, mida on töödeldud või leotatud erbiumiga, ja seda kasutatakse võimenduskeskkonnana. Pumplaserid töötavad lainepikkustel, mis jäävad allapoole võimendatavaid lainepikkusi. Lastatud kiud pingestatakse laserpumba abil. Kui optiline signaal juhitakse läbi selle legeeritud kiu, edastavad erbiumi aatomid oma energia signaalile, suurendades sellega signaali energiat või tugevust selle läbimisel. Selle tehnika puhul on tavaline, et signaal on EDFA-st väljumisel kuni 50 korda või 17 dB tugevam, kui see oli sisenemisel.
Siin on näide EDFA-st. EDFA-sid võib signaali võimenduse edasiseks suurendamiseks kasutada ka järjestikku. Kaks järjestikku kasutatavat EDFA-d võivad sisendsignaali suurendada koguni 34dB.
SOA
SOA võimendi kasutab EDFA-ga sarnast tehnikat, kuid ilma optilist kiudu dopinguta. Erinevalt EDFA-st, mida pingestatakse laserpumbaga, toidetakse SOA-d elektrivooluga. SOA-d kasutavad optilise lainejuhi ja otsese ribalaiusega pooljuhti, mis on põhimõtteliselt Fabry-Pérot-laser, et valgusesse energiat signaali sisestada, nagu on näidatud alloleval joonisel. See tehnika ei paku siiski suurt võimendamist, mida EDFA-d teevad. SOA-sid kasutatakse tavaliselt lühemates kiulinkides, näiteks suurlinnapiirkondade võrgud (MAN).
Üks probleem SOA-dega on see, et võimendust on väga raske kontrollida. Pooljuhttehnika ja lainejuhi kasutamisel võib signaal kahandada signaali võimendust teisel lainepikkusel. See võib kanalite vahel tekitada läbilõike, võimaldades ühe lainepikkuse signaalil teisendada.
RFA
RFA võimendis kasutatakse tehnikat, mida nimetatakse Ramani võimenduseks. See on meetod, mis kasutab pumpamiseks lasereid, et annetada energiat signaalile võimenduseks. Kuid erinevalt EDFA-dest ei kasuta see tehnika legeeritud kiudu, vaid ainult suure võimsusega pumpamislaserit, nagu on näidatud alloleval joonisel. Laser töötab signaali soovitud lainepikkusel lainepikkustel 60–100 nm. Laser-signaali energia ja edastatud signaali footonid on ühendatud, suurendades sellega signaali tugevust. RFA-d ei võimenda nii palju kui EDFA-d, kuid nende eeliseks on see, et nad tekitavad palju vähem müra. Toote üksikasju leiate siit: Ramani võimendi
Neid optilisi võimendiid saab nende võimendusomaduste ärakasutamiseks kombineerida. Mõnel juhul kombineeritakse RFA-d ja EDFA-d pikamaa kiudühendustes, et tagada kõrge võimendus ja vähenenud müratase.
Kokkuvõtlikult võib öelda, et igal võimendustehnikal on plussid ja miinused. Ärge unustage meeles võimendamist, milles võimendit kasutatakse. Näiteks kui signaal vajas võimendust, kuid probleem oli müra, oleks tõenäoliselt parim valik RFA-võimendi. Kui signaali oli vaja võimendada vaid väikese koguse võrra, võib SOA võimendi olla parim.
Kõigil neil võimendusmeetoditel on üks suur eelis: optilised võimendid võimendavad kõiki kiu signaale samal ajal. Seega on võimalik samaaegselt võimendada mitut lainepikkust (nt DWDM EDFA on teatud tüüpi WDM võimendi, mida kasutatakse DWDM süsteemides mitme lainepikkuse võimendamiseks). Kuid on oluline meeles pidada, et võimsuse taset tuleb hoolikalt jälgida, kuna võimendid võivad muutuda küllastunudks, põhjustades seeläbi valesti töötamist.
