Optiniai stiprintuvai optinio pluošto ryšio srityje
An optinis stiprintuvasyra įrenginys, kuris stiprina optinius signalus. Optinio pluošto ryšio srityje jis daugiausia atlieka šiuos vaidmenis: 1. Optinės galios didinimas ir stiprinimas. Įrengus optinį stiprintuvą optinio siųstuvo priekyje, galima padidinti į pluoštą patenkančią optinę galią. 2. Tiesioginis relinis stiprinimas, pakeičiantis esamus kartotuvus optinio pluošto ryšio sistemose; 3. Išankstinis stiprinimas: prieš fotodetektorių priėmimo gale silpnas šviesos signalas yra iš anksto sustiprinamas, siekiant padidinti priėmimo jautrumą.
Šiuo metu optinių skaidulų ryšiui naudojami optiniai stiprintuvai daugiausia yra šių tipų: 1. Puslaidininkinis optinis stiprintuvas (SOA optinis stiprintuvas)/Puslaidininkinis lazerinis stiprintuvas (SLA optinis stiprintuvas); 2. Retųjų žemių legiruoti šviesolaidiniai stiprintuvai, pvz., masalu legiruoti šviesolaidiniai stiprintuvai (EDFA optinis stiprintuvas) ir kt. 3. Netiesiniai šviesolaidiniai stiprintuvai, tokie kaip šviesolaidiniai Ramano stiprintuvai ir kt. Toliau pateikiamas trumpas įvadas.
1. Puslaidininkiniai optiniai stiprintuvai: Esant skirtingoms taikymo sąlygoms ir skirtingam galinio paviršiaus atspindžiui, puslaidininkiniai lazeriai gali sukurti įvairių tipų puslaidininkinius optinius stiprintuvus. Jei puslaidininkinio lazerio pavaros srovė yra mažesnė už jos slenkstinę vertę, t. y. lazeris nesugeneruojamas, tuo metu į vieną galą įvedamas optinis signalas. Kol šio optinio signalo dažnis yra arti lazerio spektrinio centro, jis bus sustiprintas ir išvedamas iš kito galo. Šio tipo...puslaidininkinis optinis stiprintuvasvadinamas Fabry-Perrop tipo optiniu stiprintuvu (FP-SLA). Jei lazerio įtampa viršija slenkstinę vertę, silpnas vienmodis optinis signalas, gaunamas iš vieno galo, ir tol, kol šio optinio signalo dažnis yra šio daugiamodžio lazerio spektro ribose, optinis signalas bus sustiprintas ir užfiksuotas tam tikroje modoje. Toks optinis stiprintuvas vadinamas įjungimo tipo stiprintuvu (IL-SLA). Jei abu puslaidininkinio lazerio galai yra padengti veidrodžiu arba išgarinti antirefleksinės plėvelės sluoksniu, dėl kurio jo spinduliavimo geba yra labai maža ir jis negali sudaryti Fabry-Perrow rezonansinės ertmės, kai optinis signalas praeina per aktyvųjį bangolaidžio sluoksnį, jis sklindant bus sustiprintas. Todėl šis optinio stiprintuvo tipas vadinamas keliaujančios bangos tipo optiniu stiprintuvu (TW-SLA), o jo struktūra parodyta toliau pateiktame paveikslėlyje. Kadangi keliaujančios bangos tipo optinio stiprintuvo pralaidumas yra trimis dydžio eilėmis didesnis nei Fabry-Perot tipo stiprintuvo, o jo 3 dB pralaidumas gali siekti 10 THz, jis gali sustiprinti įvairių dažnių optinius signalus ir yra labai perspektyvus optinis stiprintuvas.
2. Masalu legiruotas šviesolaidžio stiprintuvas: Jį sudaro trys dalys: Pirmoji yra legiruotas šviesolaidis, kurio ilgis svyruoja nuo kelių metrų iki dešimčių metrų. Šios priemaišos daugiausia yra retųjų žemių jonai, kurie sudaro lazerio aktyvinimo medžiagą; Antroji yra lazerio siurbimo šaltinis, kuris tiekia atitinkamo bangos ilgio energiją legiruotiems retųjų žemių jonams sužadinti, kad būtų pasiektas šviesos sustiprinimas. Trečioji yra jungiklis, kuris leidžia siurbimo šviesai ir signalinei šviesai prisijungti prie legiruotos optinio pluošto aktyvinimo medžiagos. Šviesolaidžio stiprintuvo veikimo principas yra labai panašus į kietojo kūno lazerio. Jis sukelia atvirkštinę dalelių skaičiaus pasiskirstymo būseną lazeriu aktyvuotoje medžiagoje ir generuoja stimuliuojamą spinduliuotę. Norint sukurti stabilią dalelių skaičiaus inversijos pasiskirstymo būseną, optiniame perėjime turėtų dalyvauti daugiau nei du energijos lygiai, paprastai trijų ir keturių lygių sistemos, su nuolatiniu energijos tiekimu iš siurbimo šaltinio. Norint efektyviai tiekti energiją, siurbimo fotono bangos ilgis turėtų būti trumpesnis nei lazerio fotono bangos ilgis, t. y. siurbimo fotono energija turėtų būti didesnė nei lazerio fotono energija. Be to, rezonansinė ertmė sukuria teigiamą grįžtamąjį ryšį, todėl galima suformuoti lazerinį stiprintuvą.
3. Netiesiniai šviesolaidiniai stiprintuvai: Tiek netiesiniai šviesolaidiniai stiprintuvai, tiek erbio šviesolaidiniai stiprintuvai priklauso šviesolaidinių stiprintuvų kategorijai. Tačiau pirmasis naudoja netiesinį kvarco šviesolaidų efektą, o antrasis naudoja erbiu legiruotus kvarco pluoštus, kad veiktų aktyviąją terpę. Paprasti kvarco optiniai pluoštai, veikiant stipriai atitinkamo bangos ilgio kaupinimo šviesai, generuoja stiprius netiesinius efektus, tokius kaip stimuliuojama Ramano sklaida (SRS), stimuliuojama Briluino sklaida (SBS) ir keturių bangų maišymo efektai. Kai signalas perduodamas optiniu pluoštu kartu su kaupinimo šviesa, signalo šviesa gali būti sustiprinta. Taigi, jie sudaro šviesolaidinius Ramano stiprintuvus (FRA), Briluino stiprintuvus (FBA) ir parametrinius stiprintuvus, kurie visi yra paskirstytieji šviesolaidiniai stiprintuvai.
Santrauka: Visų optinių stiprintuvų bendra vystymosi kryptis yra didelis stiprinimas, didelė išėjimo galia ir mažas triukšmo lygis.
Įrašo laikas: 2025 m. gegužės 8 d.