6.10. Оптические усилители

Оптические усилители увеличивают мощность сигнала без преобразования его в электрическую форму. Они работают на основе принципа стимулированного излучения, как специалиированные формы лазеров, которые усиливают свет за один проход через усилитель. В настоящее время применяются два основных вида оптических усилителей: усилители на основе волокна с присадками и полупроводниковые лазерные усилители

6.10.1. Волокна с присадками

Эти усилители используют волокна, сердечники которых содержат присадки из элементов, усиливающих свет неопределенных длинах волн. Присадка из редкоземельного элемента эрбия эффективна при длине волны от 1520 до 1560 нм, а из празеодимия -1300 нм. Атомы присадки в волокне возбуждаются лазером накачки, работающим с более короткой длиной волны. Свет с длиной волны сигнала может стимулировать эти заряженные энергией атомы, заставив их выделить избыточную энергию в виде света с ллиной волны сигнала в моменты импульсов сигнала. Принцип действия этих устройств продемонстрирован на рис. 6.16.

Рис. 6.16. Усилители на основе волокон с присадками

По теме оптоволоконных усилителей с волокном легированном эрбием (EDFA) есть более подробная выписка из книги Андрэ Жирара. "Руководство по технологии и тестированию систем WDM". Тема размещена на страницах:
Оптические усилители • Усиленное спонтанное излучение • Шум-фактор • Шумы многолучевой интерференции

6.10.2. Полупроводниковые лазерные усилители

Полупроводниковые лазерные усилители действуют как обычные лазеры без зеркал. Свет из внешнего источника делает через активную область один проход и стимулирует дальнейшее излучение фотонов. Главная трудность с этими устройствами заключается в направлении света в лазер, как показано на рис. 6.17. У полупроводникового лазера активная область шириной в несколько микрон и толщиной менее микрона. Свет, выводящий из одномодового волокна, образует пучок диаметром по крайней мере 9 микрон. Ясно, что большая часть этого света из волокна не попадет в активную область лазера и будет потеряна. При этом при передаче из волокна не используется большая часть усиления лазерного усилителя. Однако эти устройства можно с успехом интегрировать в одном чипе с другими полупроводниковыми оптическими устройствами, такими, как лазерные источники света, чтобы избежать подобных потерь передачи.

Рис. 6.17. Полупроводниковые лазерные усилители