Porazdelitveni laserski ojačevalnik

Opredelitev: ojačevalnik vlaken v podatkovni povezavi z optičnimi vlakni, proces ojačanja, ki se pojavi na zelo dolgem prenosnem vlaknu.

Za dolge optične povezave, ki se uporabljajo pri prenosu podatkov na dolge razdalje, je potreben en ali več optičnih ojačevalnikov, da se zagotovi zadostna moč signala na sprejemniku in ohrani zadostno razmerje med signalom in šumom, hkrati pa se zagotovi nizka stopnja bitnih napak. V mnogih primerih so ti ojačevalniki diskretni, izvedeni z nekaj metri vlaken, dopiranih z redko zemljo, ki jih črpa diodni laser, povezan z vlakni, včasih kot del oddajnika ali tik pred sprejemnikom ali sredi prenosa. nekje uporabljena vlakna. Lahko se uporabi tudi porazdeljeni ojačevalnik v samem prenosnem vlaknu. Svetloba črpalke se običajno vbrizga v vrata sprejemnika ali oddajnika ali pa se vbrizgata oba vrata hkrati. Ta porazdeljeni ojačevalnik lahko doseže podobno splošno ojačenje, vendar je ojačenje na enoto dolžine veliko nižje. To pomeni, da lahko ob izgubah pri prenosu vzdržuje razumno raven moči signala, namesto da poveča moč za nekaj decibelov.

Prednosti in slabosti:

Ena prednost uporabe porazdeljenih ojačevalnikov je manjše kopičenje šuma ojačevalnika na povezavi. To je predvsem zato, ker se moč signala ohranja ves čas in ne na zelo nizki stopnji, kot je to v primeru diskretnih ojačevalnikov. Najvišjo moč signala je mogoče zmanjšati brez dodajanja šuma ojačevalnika. To dejansko zmanjša potencialno škodljive nelinearne učinke vlaken.

Zelo velika pomanjkljivost porazdeljenih ojačevalnikov je potreba po večji moči črpalke. To velja za Ramanove ojačevalnike in ojačevalnike, dopirane z redko zemljo, o katerih razpravljamo spodaj.

Prednosti različnih tipov ojačevalnikov so odvisne od prenosnega sistema in njegovih značilnosti. Na primer, za sisteme, ki temeljijo izključno na solitonih, sta pomembna dejavnika, ki jih je treba upoštevati, razpon valovnih dolžin in pasovna širina signala.

Porazdeljeni laserski ojačevalnik

Razdelilni ojačevalniki so lahko izvedeni v dveh različnih oblikah. Prva metoda je uporaba prenosnega vlakna, ki vsebuje nekaj dopiranih ionov redkih zemelj, kot so erbijevi ioni, vendar mora biti koncentracija dopinga precej nižja kot pri navadnih ojačevalnih vlaknih. Čeprav se vlakno iz silicijevega dioksida pogosto uporablja za komunikacije, je njegova topnost v ionih redkih zemelj zelo nizka in z nizkim dopingom se je mogoče izogniti učinkom gašenja. Ker pa ima optično vlakno za prenos tudi nekatere druge omejitve, je težko optimizirati optično vlakno, da bo imelo veliko pasovno širino. Predvsem bo vsak doping povečal izgube pri prenosu, kar pri kratkih diskretnih ojačevalnikih ni resen problem.

Ker je treba svetlobo črpalke porazdeljenega ojačevalnika prenesti tudi na velike razdalje, bo prišlo do izgube pri prenosu. Če je valovna dolžina črpalke veliko manjša od valovne dolžine signala, je izguba celo večja od signalne svetlobe. Zato morajo ojačevalniki z dolgo porazdelitvijo, dopirani z erbijem, uporabljati 1,45 mikronsko črpalno svetlobo namesto običajno uporabljene 980nm svetlobe. To pa bo dodatno omejilo spektralno obliko ojačanja ojačevalnika. Tudi pri dolgih valovnih dolžinah črpalke je zahteva po moči črpalke večja zaradi izgub črpalke v primerjavi z ojačevalniki z diskretnimi vlakni.

Porazdeljeni Ramanov ojačevalnik

Druga vrsta porazdeljenega ojačevalnika je Ramanov ojačevalnik, ki ne zahteva dopinga redkih zemelj. Namesto tega uporablja stimulirano Ramanovo sipanje, da doseže proces ojačanja. Podobno je prenosna vlakna težko optimizirati za Ramanove postopke ojačanja, ker morajo biti izgube pri prenosu nizke in tudi svetloba črpalke ima izgube pri prenosu. Zato je potrebna zelo visoka moč črpalke.

Spekter ojačanja vira črpalke je odvisen od kemične sestave jedra vlakna. Uglašen širši spekter ojačanja je mogoče doseči s kombiniranjem različnih valovnih dolžin črpalke.