Оптичните усилватели са революционизирали оптичните комуникации на дълги разстояния
В ситуации, в които основният проблем е загуба, оптичните усилватели наистина могат да бъдат използвани за усилване на сигналите без преобразуване в електрическия домейн. Такива оптични усилватели наистина са революционизирали оптичните комуникации на дълги разстояния.
Целта на оптичния усилвател е да възстанови нивото на мощността на сигнала, намалено поради загуби по време на разпространението, без оптично преобразуване в оптични. Повечето оптични усилватели усилват падащата светлина чрез стимулираното излъчване, същия механизъм, който се използва в лазерите, но без маханизма за обратна връзка. основната съставка е оптичното усилване, реализирано чрез изпомпване на усилвателя (електрически или оптичен) за постигане на инверсия на популацията. оптичното усилване, най-общо казано, е не само функция на честотата, но и функция на локалната интензивност на лъча. Фигурата по-долу показва принципа на оптичния усилвател.
В сравнение с електронните регенератори, оптичните усилватели не се нуждаят от високоскоростна електронна схема, прозрачни са за скорост на бита и формат и най-важното - могат да усилват множество оптични сигнали с различна дължина на вълната едновременно. По този начин тяхното развитие доведе до огромния растеж на капацитета за комуникация, използвайки мултиплексиране с дължина на вълната (WDM), при което множество дължини на вълната, носещи независими сигнали, се разпространяват чрез едно и също едномодово влакно, като по този начин се умножава капацитетът на връзката. За разлика от електронните регенератори, WDM усилвателят не компенсира дисперсията, натрупана във връзката и освен това добавя шум към оптичния сингъл.
Оптичните усилватели имат голямо влияние върху системите за предаване на оптични влакна. Те могат да компенсират загубата на електропроводи за оптични влакна, като по този начин намаляват броя на електрическите ретранслатори. Основно икономическо предимство е способността да се усилват едновременно редица WDM сигнали. В преносна линия за дълги разстояния (показана на фигурата по-долу) оптичните усилватели, обозначени с плътни триъгълници, се използват като усилватели на усилвателя на предавателя, редови усилватели и предварителни усилватели на приемника. Редовият усилвател се нарича 1R повторител. Обикновено 1R повторител се вмъква на всеки 80-100 км в преносни системи за дълги разстояния. EDFA се използва най-често за усилвателя в конвенционалната лента (С-лента) на спектралната област 1530-1565 nm. Това е така, защото преходът от метастабилно състояние в основно състояние на EDFA попада в C-обхвата. Щракнете за подробности за продукта на C-диапазона EDFA . Всеки път, когато сигналът преминава през оптичния усилвател, шумът на усилвателя се натрупва, което води до влошаване на съотношението на шума на сигнала (SNR). Следователно, след няколко преминавания на 1R повторителите, оптичният сигнал се регенерира от електрически 3R ретранслатор, който има трите функции на прекрояване, преобразуване и регенерация.
Досега са въведени няколко типа оптични усилватели: полупроводников оптичен усилвател (SOA), усилвател на рамановите влакна (RFA), усилвател с леки редки земи (усилен усилвател на лечението с Erbium-легиран EDFA, работещ на 1500 nm и FDFA, легиран с прасеодиум, работещ на 1300 nm ) и оптичен параметричен усилвател (OPA). Основните усилващи ленти на EDFAs са С-диапазон (1535-1565 nm) и L-лента (1570-1610 nm); обаче има съобщения за разширяване на работния обхват на EDFAs до S-диапазона (1460-1530 nm). От друга страна, RFA могат да бъдат направени да работят във всяка лента. Предлагат се SOA, способни да работят в различни диапазони. OPA използват нелинейността за усилване на сигнал и могат да бъдат направени да работят във всяка лента.
Днес повечето комуникационни системи с оптични влакна използват EDFA поради техните предимства по отношение на честотната лента, високата мощност и характеристиките на шума. RFA и SOA също стават важни в много приложения. Работата по OPAs показа, че е възможно да се постигне широколентов усилвател с много ниско ниво на шум.
