Tehnologija ojačevalcev optičnih vlaken
V komunikaciji z optičnimi vlakni so vidni svetlobni ali infrardeči (IR) žarki, ki jih nosi vlakno, oslabljeni, ko potujejo skozi material. Nato pride do ojačevalnika z optičnimi vlakni, ki se uporablja za kompenzacijo prebujanja informacij med prenosom.
Ojačevalniki so vstavljeni na določenih mestih za povečanje optičnih signalov v sistemu, kjer so signali šibki. To povečanje omogoča, da se signali uspešno prenašajo skozi preostalo dolžino kabla. V velikih omrežjih je dolga vrsta optičnih ojačevalnikov nameščena v zaporedju vzdolž celotne omrežne povezave.
Skupni optični ojačevalniki vključujejo optični ojačevalnik z optičnim ojačevalnikom Erbium (ali optični ojačevalnik EDFA), ojačevalnik Ramanovih vlaken in optični ojačevalnik silicija (SOA). Ojačevalnik z vlakni, napajanim z erbijem, je glavni tip optičnega ojačevalnika, ki se uporablja za povečanje signala v sistemu optičnih vlaken WDM, saj vemo, da WDM povečuje zmogljivost optičnega komunikacijskega sistema in da je ojačevalnik z vlakni, napajanim z erbijem. Možen je WDM prenos. Optični ojačevalniki so razviti za podporo multipleksiranja z deljenim valovnim oddajanjem (DWDM), ki se imenuje DWDM EDFA ojačevalnik in se širi na druge valovne dolžine, ki jih podpira optična vlakna.
Obstaja več različnih fizičnih mehanizmov, ki se lahko uporabijo za ojačanje svetlobnega signala, ki ustreza večjim tipom optičnih ojačevalnikov. V dopirnih ojačevalnikih in razsutem laserju stimulirano oddajanje v ojačevalnem mediju ojačevalnika ojača vhodno svetlobo. V polprevodniških optičnih ojačevalnikih (SOA) pride do rekombinacije z elektronsko luknjo. V Ramanovih ojačevalnikih Ramanov sipanje vhodne svetlobe s fononi v rešetki dobičkonosne svetlobe proizvaja fotone, ki so skladni z vhodnimi fotoni. Parametrični ojačevalniki uporabljajo parametrično ojačanje.
Ko se svetloba prenaša preko snovi, je del svetlobe razpršen v naključnih smereh. Majhen del razpršene svetlobe ima frekvence, odstranjene od frekvence vpadnega žarka, po količinah, ki so enake frekvencam vibracij sistema razprševanja materiala. Ramanski optični ojačevalniki delujejo v tem majhnem razpršenem območju. Če je začetni žarek dovolj intenziven in monokromatičen, lahko dosežemo prag, preko katerega se ojača svetloba na ramanovih frekvencah, močno se poveča in na splošno kaže lastnosti stimuliranega oddajanja. To se imenuje stimulirani ali koherentni ramanov učinek.
Funkcionalni ojačevalnik z optičnimi vlakni EFDA deluje z dodajanjem erbija, redkih zemeljskih ionov na material jedra vlakna kot dopanta; običajno v stopnjah nekaj sto delov na milijon. Vlakno je pri valovni dolžini erbijskega valovanja od dveh do devet mikronov zelo prosojno. Pri črpanju z lasersko diodo se ustvari optični dobitek in pride do ojačanja.
Silicijev ali polprevodniški optični ojačevalnik deluje na podoben način kot osnovni laser. Struktura je skoraj enaka, z dvema posebej oblikovanima ploščama polprevodniškega materiala, ki se nahajata ena nad drugo, med njimi pa je še en material, ki tvori "aktivno plast". Električni tok je nastavljen, da teče skozi napravo, da bi vzbujal elektrone, ki se lahko nato spustijo nazaj v ne-vzbujeno osnovno stanje in izdajo fotone. Prihodni optični signal spodbuja oddajanje svetlobe na lastno valovno dolžino.
Ponavljalnik z optičnimi vlakni lahko ponovno ojača oslabljen signal, vendar lahko deluje le na določeni valovni dolžini in ni primeren za sisteme WDM. Zato ima ojačevalnik z optičnimi vlakni v komunikacijskih sistemih veliko pomembnejšo vlogo.
