تقویت کننده های نوری ارتباطات فیبر نوری از راه دور را متحول کرده اند
در شرایطی که مسئله اصلی از بین رفتن است ، در واقع می توان از تقویت کننده های نوری برای تقویت سیگنالها بدون تبدیل به حوزه الکتریکی استفاده کرد. چنین آمپلی فایرهای نوری واقعاً ارتباطات فیبر نوری از راه دور را متحول کرده اند.
هدف از تقویت کننده نوری ، بازگرداندن سطح قدرت سیگنال است که به دلیل تلفات در هنگام انتشار ، بدون هیچگونه تبدیل نوری به الکتریکی ، کاهش می یابد. بیشتر تقویت کننده های نوری از طریق انتشار تحریک شده همان مکانیسم مورد استفاده در لیزرها را تقویت می کنند ، اما بدون مکانیسم بازخورد. ماده اصلی سود نوری است که از طریق پمپاژ تقویت کننده (الکتریکی یا نوری) برای دستیابی به وارونگی جمعیت حاصل می شود. به طور کلی ، افزایش نوری نه تنها تابعی از فرکانس بلکه عملکردی از شدت پرتوی موضعی است. شکل زیر اصل تقویت کننده نوری را نشان می دهد.
در مقایسه با ترمیم کننده های الکترونیکی ، تقویت کننده های نوری نیازی به مدار الکترونیکی پر سرعت ندارند ، نسبت به سرعت و فرمت بیت شفاف هستند و از همه مهمتر ، می توانند چندین سیگنال نوری را در طول موج های مختلف بطور همزمان تقویت کنند. بنابراین ، توسعه آنها در رشد شگرف ظرفیت ارتباطی با استفاده از چند موج تقسیم طول موج (WDM) که در آن طول موج های مختلفی که دارای سیگنال های مستقل هستند ، از طریق همان فیبر حالت یکسان پخش می شوند ، بدین ترتیب ، در نتیجه چندین برابر ظرفیت لینک ایجاد می شود. تقویت کننده WDM بر خلاف ترمیم کننده های الکترونیکی ، پراکندگی انباشته شده در پیوند را جبران نمی کند و همچنین باعث می شود صدا به تکین نوری اضافه شود.
تقویت کننده های نوری تأثیر زیادی در سیستم های انتقال فیبر نوری دارند. آنها می توانند از بین رفتن خطوط انتقال فیبر نوری ، در نتیجه تعداد تکرار کننده های الکتریکی را کاهش دهند. یک مزیت بزرگ اقتصادی توانایی تقویت همزمان تعدادی سیگنال WDM است. در یک خط انتقال به طول طولانی (در شکل زیر نشان داده شده است) ، تقویت کننده های نوری ، که توسط مثلث های جامد نشان داده شده اند ، به عنوان تقویت کننده تقویت کننده در فرستنده ، تقویت کننده های درون خط و پیش آمپلیفایر در گیرنده استفاده می شوند. تقویت کننده درون خطی یک تکرار کننده 1R نام دارد. به طور معمول ، یک تکرار کننده 1R هر 80-100 کیلومتر در سیستم های انتقال به مسافت طولانی قرار می گیرد. EDFA بیشتر برای تقویت کننده در باند متعارف (باند C) منطقه طیفی 1530-1565 نانومتر استفاده می شود. این امر به این دلیل است که انتقال از حالت پایدار به حالت EDFA به باند C فرو می رود. برای اطلاعات بیشتر در مورد محصول C-band EDFA کلیک کنید . هر بار که سیگنال از طریق تقویت کننده نوری عبور می کند ، صدای آمپلی فایر جمع می شود و در نتیجه تخریب نسبت سیگنال سیگنال (SNR) کاهش می یابد. بنابراین ، پس از گذشت چند بار از تکرارکنندگان 1R ، سیگنال نوری توسط یک تکرار کننده برقی 3R که سه عملکرد تغییر شکل ، بازپس گیری و بازسازی دارد ، بازسازی می شود.
تاکنون چندین نوع تقویت کننده نوری معرفی شده است: آمپلی فایر نوری نیمه هادی (SOA) ، تقویت کننده فیبر رامان (RFA) ، تقویت کننده فیبر نوری خاکی کمیاب (Erbium-Doped EDFA که با سرعت 1500 نانومتر کار می کند و Praseodymium-Doped FDFA که با سرعت 1300 نانومتر کار می کنند) ) و تقویت کننده پارامتری نوری (OPA). باند تقویت کننده اصلی EDFA ها باند C (1515-1535 نانومتر) و باند L (1670-1570 نانومتر) هستند. با این حال ، گزارش هایی در مورد گسترش دامنه عملیاتی EDFA ها به باند S (1460-1530 نانومتر) گزارش شده است. از طرف دیگر ، می توان RFA ها را برای فعالیت در هر باند ساخت. SOA هایی که قادر به فعالیت در باندهای مختلف هستند در دسترس هستند. OPA ها از غیرخطی برای تقویت یک سیگنال استفاده می کنند و می توان برای کار در هر باند استفاده کرد.
امروزه اکثر سیستم های ارتباطی فیبر نوری به دلیل مزایای استفاده از پهنای باند ، بازده توان بالا و ویژگی نویز از EDFA ها استفاده می کنند. RFA ها و SOA ها نیز در بسیاری از برنامه ها اهمیت زیادی پیدا می کنند. کار روی OPA نشان داده است که دستیابی به تقویت باند پهن با ارقام بسیار کم صدا امکان پذیر است.
