Distribuční laserový zesilovač

Definice: Vláknový zesilovač v datovém spoji z optických vláken, proces zesílení, ke kterému dochází přes velmi dlouhé přenosové vlákno.

U dlouhých vláknových spojů používaných při přenosu dat na dlouhé vzdálenosti je zapotřebí jeden nebo více vláknových zesilovačů pro zajištění dostatečného výkonu signálu na přijímači a pro udržení dostatečného odstupu signálu od šumu při zajištění bitové chybovosti. V mnoha případech jsou tyto zesilovače diskrétní, implementované s několika metry vlákna dopovaného vzácnými zeminami, čerpané vláknovým diodovým laserem, někdy jako součást vysílače nebo přímo před přijímačem nebo uprostřed přenosu. někde použité vlákno. Lze také použít distribuovaný zesilovač v samotném přenosovém vláknu. Světlo pumpy se obvykle injektuje do portu přijímače nebo vysílače nebo se injektují oba porty současně. Tento distribuovaný zesilovač může dosáhnout podobného celkového zisku, ale zisk na jednotku délky je mnohem nižší. To znamená, že to může udržet rozumnou úroveň výkonu signálu v přítomnosti ztrát přenosu, spíše než zvýšit výkon o několik decibelů.

Výhody a nevýhody:

Jednou z výhod použití distribuovaných zesilovačů je nižší nárůst šumu zesilovače na spoji. Je to hlavně proto, že výkon signálu je udržován po celou dobu spíše než na velmi nízké úrovni, jako je tomu u diskrétních zesilovačů. Špičkový výkon signálu pak lze snížit bez přidání šumu zesilovače. To ve skutečnosti snižuje potenciálně škodlivé nelineární efekty vláken.

Velmi velkou nevýhodou distribuovaných zesilovačů je potřeba vyššího výkonu čerpadla. To platí pro Ramanovy zesilovače a zesilovače dopované vzácnými zeminami, o kterých bude pojednáno níže.

Výhody různých typů zesilovačů závisí na přenosovém systému a jeho vlastnostech. Například u systémů založených výhradně na solitonech jsou důležitými faktory, které je třeba vzít v úvahu, rozsah vlnových délek a šířka pásma signálu.

Distribuovaný laserový zesilovač

Distribuční zesilovače mohou být implementovány ve dvou různých formách. První metodou je použití přenosového vlákna, které obsahuje některé ionty dopované vzácnými zeminami, jako jsou ionty erbia, ale koncentrace dopingu musí být mnohem nižší než u běžných zesilovacích vláken. Ačkoli se křemičité vlákno běžně používá pro komunikaci, jeho rozpustnost v iontech vzácných zemin je velmi nízká a nízký doping může zabránit účinkům zhášení. Protože však přenosové optické vlákno má také některá další omezení, je obtížné optimalizovat optické vlákno tak, aby mělo velkou šířku pásma zisku. Jakýkoli doping zejména zvýší přenosové ztráty, což u krátkých diskrétních zesilovačů nepředstavuje vážný problém.

Vzhledem k tomu, že světlo čerpadla distribuovaného zesilovače musí být také přenášeno na velkou vzdálenost, dojde ke ztrátě přenosu. Pokud je vlnová délka čerpadla mnohem menší než vlnová délka signálu, je ztráta ještě větší než signální světlo. Zesilovače s dlouhou distribucí dopované erbiem proto potřebují používat 1,45mikronové čerpadlové světlo namísto běžně používaného 980nm světla. To zase omezí spektrální tvar zesílení zesilovače. I při dlouhých vlnových délkách čerpadla je požadavek na výkon čerpadla vyšší kvůli ztrátám čerpadla ve srovnání s diskrétními vláknovými zesilovači.

Distribuovaný Ramanův zesilovač

Dalším typem distribuovaného zesilovače je Ramanův zesilovač, který nevyžaduje doping vzácných zemin. Místo toho používá stimulovaný Ramanův rozptyl k dosažení procesu zesílení. Podobně je obtížné optimalizovat přenosová vlákna pro Ramanovy amplifikační procesy, protože přenosové ztráty musí být nízké a světlo čerpadla také zažívá přenosové ztráty. Proto je zapotřebí velmi vysoký výkon čerpadla.

Spektrum zisku čerpacího zdroje závisí na chemickém složení jádra vlákna. Vyladěného širšího spektra zisku lze dosáhnout kombinací různých vlnových délek čerpadla.