Kiudoptiliste võimendite tehnoloogia
Kiudoptilises kommunikatsioonis nõrgendatakse kiudude poolt kantud nähtava valguse või infrapuna (IR) talasid, kui nad läbivad materjali. Siis jõuab kiudoptilise võimendi juurde, mida kasutatakse teabe edastamise kompenseerimiseks ülekande ajal.
Võimendid sisestatakse konkreetsetesse kohtadesse, et suurendada optilisi signaale süsteemis, kus signaalid on nõrgad. See võimendus võimaldab signaale eduka kaabli pikkuse kaudu edastada. Suurtes võrkudes paigutatakse kogu võrgusidet mööda järjestikku pikad optiliste kiudude võimendid.
Tavapärased kiudoptilised võimendid hõlmavad Erbium-dopeeritud kiudvõimendit (või EDFA optilist võimendit), Raman-kiudvõimendit ja räni optilist võimendit (SOA). Erbium-dopeeritud kiudvõimendi on WDM-i kiudoptilises süsteemis signaali suurendamiseks kasutatava kiudvõimendi peamine tüüp, nagu me teame, et WDM suurendab kiudkommunikatsioonisüsteemi võimsust ja see on erbium-dopeeritud kiudvõimendi Võimalik on WDM-edastamine. Kiudvõimendid on välja töötatud selleks, et toetada DWDM EDFA võimendit (DWDM EDFA) ja laiendada ka teisi kiudoptika poolt toetatud lainepikkuse ribasid.
Valgussignaali võimendamiseks, mis vastavad peamistele optilise võimendi tüüpidele, on mitmeid erinevaid füüsilisi mehhanisme. Dopeeritud kiudvõimendite ja lahtiste laserite puhul põhjustab võimendi võimendusmeediumis stimuleeritud emissioon sissetuleva valguse võimendamist. Pooljuhtide optilistes võimendites (SOA) toimub elektron-aukude rekombinatsioon. Raman-võimendites tekitab sissetuleva valguse fononidega Raman-hajumine võimendusmeediumi võre fotonid, mis on kooskõlas sissetulevate fotonitega. Parameetrilised võimendid kasutavad parameetrilist võimendust.
Kui valgus edastatakse materjali kaudu, on osa valgusest hajutatud juhuslikes suundades. Väike osa hajutatud valgusest on sageduselt eemaldatud kiirguse sagedusest eemaldatud kogustega, mis on võrdsed materjali hajumise süsteemi vibratsioonitihedustega. Raman kiudoptilised võimendid töötavad selles väikeses hajumispiirkonnas. Kui algne tala on piisavalt intensiivne ja monokromaatiline, saab saavutada künnise, mille järel amplifitseeritakse, kerkitakse tugevalt üles Raman-sageduste valgus ja millel on üldiselt stimuleeritud emissiooni omadused. Seda nimetatakse stimuleeritud või koherentseks Raman-efektiks.
EFDA kiudoptilise võimendi funktsioonid lisavad kiudude südamiku materjalile erbium, haruldaste muldmetallide ioonid; tüüpiliselt tasemel, mis on paarisaja osa miljoni kohta. Kiud on väga läbipaistvad erbium-laseri lainepikkusel kaks kuni üheksa mikronit. Kui laserdiood pumbab, luuakse optiline võimendus ja tekib võimendus.
Silikoon- või pooljuht optilised võimendid toimivad sarnaselt põhilisele laserile. Konstruktsioon on palju sama, kusjuures üksteise peal on kaks spetsiaalselt konstrueeritud pooljuhtmaterjalist plaati, nende vahel on teine materjal, mis moodustab “aktiivse kihi”. Seadmest läbib elektrivool, et ergutada elektrone, mis võivad seejärel tagasi tulla mitte-ergutatud maas olekusse ja eraldada fotoneid. Saabuv optiline signaal stimuleerib valguse eraldumist oma lainepikkusel.
Kiudoptiline kordaja võib ka nõrgendatud signaali uuesti võimendada, kuid see võib toimida ainult teataval lainepikkusel ja ei sobi WDM-süsteemidele. See on põhjus, miks kiudoptiline võimendil on kommunikatsioonisüsteemides palju olulisem roll.
