Optiese versterkers in die veld van optiese veselkommunikasie
An optiese versterkeris 'n toestel wat optiese seine versterk. In die veld van optiese veselkommunikasie speel dit hoofsaaklik die volgende rolle: 1. Verbetering en versterking van optiese krag. Deur die optiese versterker aan die voorkant van die optiese sender te plaas, kan die optiese krag wat die vesel binnedring, verhoog word. 2. Aanlyn-relaisversterking, wat bestaande herhalers in optiese veselkommunikasiestelsels vervang; 3. Voorversterking: Voor die fotodetektor aan die ontvangkant word die swak ligsein voorversterk om die ontvangsensitiwiteit te verbeter.
Tans sluit die optiese versterkers wat in optiese veselkommunikasie gebruik word, hoofsaaklik die volgende tipes in: 1. Halfgeleier optiese versterker (SOA Optiese versterker)/Halfgeleierlaserversterker (SLA Optiese versterker); 2. Skaars-aarde-gedoteerde veseleversterkers, soos aas-gedoteerde veseleversterkers (EDFA Optiese versterker), ens. 3. Nie-lineêre veselversterkers, soos vesel Raman-versterkers, ens. Die volgende is 'n kort inleiding onderskeidelik.
1. Halfgeleier optiese versterkers: Onder verskillende toepassingsomstandighede en met verskillende eindvlakreflektansie, kan halfgeleierlasers verskillende tipes halfgeleier optiese versterkers produseer. As die dryfstroom van die halfgeleierlaser laer is as sy drempel, dit wil sê, geen laser word opgewek nie, word 'n optiese sein op hierdie tydstip aan die een kant ingevoer. Solank die frekwensie van hierdie optiese sein naby die spektrale middelpunt van die laser is, sal dit versterk en aan die ander kant uitgevoer word. Hierdie soorthalfgeleier optiese versterkerword 'n Fabry-Perrop-tipe optiese versterker (FP-SLA) genoem. As die laser bo die drempel bevooroordeel is, die swak enkelmodus optiese sein wat van die een kant af ingaan, solank die frekwensie van hierdie optiese sein binne die spektrum van hierdie multimoduslaser is, sal die optiese sein versterk en tot 'n sekere modus gesluit word. Hierdie tipe optiese versterker word 'n inspuitingsgeslote tipe versterker (IL-SLA) genoem. As die twee punte van 'n halfgeleierlaser spieëlbedek of verdamp word met 'n laag anti-refleksiefilm, wat die emissiwiteit daarvan baie klein maak en nie in staat is om 'n Fabry-Perrow resonante holte te vorm nie, sal die optiese sein versterk word terwyl dit beweeg wanneer dit deur die aktiewe golfgeleierlaag beweeg. Daarom word hierdie tipe optiese versterker 'n bewegende golftipe optiese versterker (TW-SLA) genoem, en die struktuur daarvan word in die volgende figuur getoon. Omdat die bandwydte van die bewegende golftipe optiese versterker drie ordes van grootte groter is as dié van die Fabry-Perot-tipe versterker, en die 3dB-bandwydte 10THz kan bereik, kan dit optiese seine van verskillende frekwensies versterk en is dit 'n hoogs belowende optiese versterker.
2. Aas-gedoteerde veselversterker: Dit bestaan uit drie dele: Die eerste is 'n gedoteerde vesel met 'n lengte wat wissel van etlike meters tot tientalle meters. Hierdie onsuiwerhede is hoofsaaklik seldsame aardione, wat die laseraktiveringsmateriaal vorm; Die tweede is die laserpompbron, wat energie van gepaste golflengtes verskaf om die gedoteerde seldsame aardione op te wek om die versterking van lig te bewerkstellig. Die derde is die koppelaar, wat die pomplig en seinlig in staat stel om in die gedoteerde optiese veselaktiveringsmateriaal te koppel. Die werkbeginsel van 'n veselversterker is baie soortgelyk aan dié van 'n vastetoestandlaser. Dit veroorsaak 'n omgekeerde deeltjiegetalverspreidingstoestand binne die laser-geaktiveerde materiaal en genereer gestimuleerde straling. Om 'n stabiele deeltjiegetal-inversieverspreidingstoestand te skep, moet meer as twee energievlakke betrokke wees by die optiese oorgang, tipies drievlak- en viervlakstelsels, met 'n deurlopende energietoevoer vanaf 'n pompbron. Om energie effektief te verskaf, moet die golflengte van die pompfoton korter wees as dié van die laserfoton, dit wil sê, die energie van die pompfoton moet groter wees as dié van die laserfoton. Verder vorm die resonante holte 'n positiewe terugvoer, en dus kan 'n laserversterker gevorm word.
3. Nie-lineêre veselversterkers: Beide nie-lineêre veselversterkers en erbiumveselversterkers val onder die kategorie veselversterkers. Eersgenoemde gebruik egter die nie-lineêre effek van kwartsvesels, terwyl laasgenoemde erbium-gedoteerde kwartsvesels gebruik om op aktiewe media in te werk. Gewone kwarts optiese vesels sal sterk nie-lineêre effekte genereer onder die werking van sterk pomplig van gepaste golflengtes, soos gestimuleerde Raman-verstrooiing (SRS), gestimuleerde Brillouin-verstrooiing (SBS) en viergolf-mengeffekte. Wanneer die sein saam met die pomplig langs die optiese vesel oorgedra word, kan die seinlig versterk word. Dus vorm hulle vesel-Raman-versterkers (FRA), Brillouin-versterkers (FBA) en parametriese versterkers, wat almal verspreide veselversterkers is.
Opsomming: Die algemene ontwikkelingsrigting van alle optiese versterkers is hoë wins, hoë uitsetkrag en lae ruissyfer.
Plasingstyd: 8 Mei 2025