تقویت کننده های نوری منفعل: EDFA، SOA و RFA
با عبور سیگنال های نوری از فیبر نوری ، آنها ضعیف می شوند. در برنامه های کاربردی مسافت طولانی ، سیگنال تا جایی که تقویت مجدد مورد نیاز است ضعیف می شود. به طور سنتی ، دستگاهی که معمولاً به عنوان تکرارکننده شناخته می شود ، این تقویت مجدد را انجام داد.
یک تکرار در اصل یک گیرنده و فرستنده است که در یک بسته ترکیب شده است. گیرنده انرژی نوری ورودی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. خروجی الکتریکی گیرنده ورودی الکتریکی فرستنده را هدایت می کند. خروجی نوری فرستنده یک نسخه تقویت شده از سیگنال ورودی نوری به علاوه نویز را نشان می دهد.
فناوری موجود امروزه نیاز به تکرار را برطرف می کند. تقویت کننده های نوری منفعل اکنون به جای تکرار کننده ها استفاده می شوند. تقویت کننده نوری منفعل ، بدون نیاز به تبدیل نوری به الکتریکی و الکتریکی به نوری ، سیگنال را مستقیماً تقویت می کند. چندین تقویت کننده نوری مختلف وجود دارد که با کمک آنها می توانید یک سیگنال نوری تقویت کنید: تقویت کننده فیبر نوری اربیوم (EDFA) ، آمپلی فایر نوری نیمه هادی (SOA) و تقویت کننده فیبر رامان (RFA) ، که همه از تکنیکی به نام پمپاژ لیزر استفاده می کنند.
EDFA
تقویت کننده EDFA معمولاً برای پیوندهای فیبر بسیار طولانی مانند کابل کشی در زیر سطح استفاده می شود. EDFA ها از الیافی استفاده می کنند که تحت درمان با اربیم قرار گرفته یا "دوپ شده" شده اند و از این ماده به عنوان وسیله تقویت استفاده می شود. لیزرهای پمپ در طول موجهای زیر طول موجهایی که تقویت می شوند کار می کنند. فیبر دوپ شده با پمپ لیزر انرژی می گیرد. با عبور سیگنال نوری از طریق این فیبر دوپ شده ، اتمهای اربیم انرژی خود را به سیگنال منتقل می کنند ، در نتیجه انرژی یا قدرت سیگنال را در هنگام عبور افزایش می دهد. با این تکنیک ، معمول است که سیگنال تا 50 برابر یا 17 دسی بل قوی تر از EDFA خارج شود از زمان ورود.
در اینجا مثالی از EDFA آورده شده است. EDFA ها همچنین ممکن است در سری مورد استفاده قرار گیرند تا بیشتر سیگنال افزایش یابد. دو EDFA استفاده شده در سری ها ممکن است سیگنال ورودی را تا 34dB افزایش دهند.
SOA
تقویت کننده SOA از تکنیکی شبیه به EDFA استفاده می کند اما بدون دوپینگ فیبر نوری. بر خلاف EDFA ، که از پمپ لیزری انرژی می گیرد ، SOA با جریان الکتریکی تغذیه می شود. SOA ها از یک موجبر نوری و یک نیمه هادی باند مستقیم استفاده می کنند که در اصل یک لیزر Fabry-Prot می باشد تا انرژی نور را در سیگنال تزریق کند ، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است. با این حال ، این تکنیک تقویت بالایی را که EDFA انجام می دهد ارائه نمی دهد. SOA معمولاً در پیوندهای فیبر کوتاهتر مانند شبکه های متروپولیتن (MAN) استفاده می شود.
یکی از مشکلات SOA این است که کنترل این سود بسیار سخت است. با استفاده از تکنیک نیمه هادی و یک موجبر ، سیگنال ممکن است سود یک سیگنال را در طول موج دیگر کاهش دهد. این امر با اجازه دادن سیگنال به طول موج می تواند دیگری را در بین کانالها ایجاد کند.
RFA
تقویت کننده RFA از تکنیکی به نام تقویت رامان استفاده می کند که روشی است که از لیزرهای پمپ برای اهدای انرژی به سیگنال برای تقویت استفاده می کند. با این حال ، بر خلاف EDFAs ، این روش از فیبر دوپ شده ، فقط از لیزر پمپاژ با قدرت بالا استفاده نمی کند ، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است. این لیزر در طول موج 60 نانومتر تا 100 نانومتر از طول موج مورد نظر سیگنال عمل می کند. انرژی سیگنال لیزر و فوتونهای سیگنال منتقل شده بهم وصل می شوند و بدین ترتیب مقاومت سیگنال افزایش می یابد. RFA ها به اندازه EDFA تقویت نمی شوند ، اما این مزیت را دارند که سر و صداهای بسیار کمتری ایجاد می کنند. جزئیات محصول را در اینجا مشاهده کنید: تقویت کننده رامان
این آمپلی فایرهای نوری را می توان با استفاده از ویژگیهای تقویت آنها ترکیب کرد. در بعضی موارد ، RFA ها و EDFA ها در پیوندهای فیبر طولانی مسطح برای اطمینان از تقویت زیاد و کاهش میزان سر و صدا ترکیب می شوند.
به طور خلاصه ، هر تکنیک تقویت دارای مزایا و معایبی است. به یاد داشته باشید تقویت کننده مورد استفاده در تقویت کننده را به خاطر داشته باشید. برای مثال ، اگر سیگنال به تقویت نیاز داشت اما نویز موضوعی بود ، یک تقویت کننده RFA به احتمال زیاد بهترین انتخاب خواهد بود. در صورت نیاز به تقویت سیگنال فقط با مقدار کمی ، تقویت کننده SOA ممکن است بهترین باشد.
همه این روشهای تقویت یک مزیت بزرگ دارند: آمپلی فایرهای نوری همه سیگنالها را بر روی فیبر بطور همزمان تقویت می کنند. بنابراین ، می توان همزمان چندین طول موج را تقویت کرد (به عنوان مثال ، DWDM EDFA نوعی تقویت کننده WDM است که برای تقویت طول موج های مختلف در سیستم های DWDM استفاده می شود). اما این را باید در نظر داشته باشید که سطح قدرت را باید با دقت کنترل کرد زیرا آمپلی فایرها می توانند اشباع شوند و در نتیجه باعث عملکرد نادرست می شوند.
