Distribučný laserový zosilňovač

Definícia: Vláknový zosilňovač v dátovom spojení z optických vlákien, proces zosilnenia, ku ktorému dochádza na veľmi dlhom prenosovom vlákne.

Pre dlhé vláknové spoje používané pri prenose dát na veľké vzdialenosti je potrebný jeden alebo viac vláknových zosilňovačov na zabezpečenie dostatočného výkonu signálu na prijímači a na udržanie dostatočného odstupu signálu od šumu pri zabezpečení bitovej chybovosti. V mnohých prípadoch sú tieto zosilňovače diskrétne, realizované s niekoľkými metrami vlákna dopovaného vzácnymi zeminami, čerpané vláknom spojeným diódovým laserom, niekedy ako súčasť vysielača alebo tesne pred prijímačom alebo uprostred vysielania. niekde použitá vláknina. Môže sa použiť aj distribuovaný zosilňovač v samotnom prenosovom vlákne. Svetlo pumpy sa zvyčajne vstrekuje do portu prijímača alebo vysielača alebo sa vstrekujú oba porty súčasne. Tento distribuovaný zosilňovač môže dosiahnuť podobný celkový zisk, ale zisk na jednotku dĺžky je oveľa nižší. To znamená, že to môže zachovať primeranú úroveň výkonu signálu v prítomnosti prenosových strát, namiesto zvýšenia výkonu o niekoľko decibelov.

Klady a zápory:

Jednou z výhod použitia distribuovaných zosilňovačov je nižšia tvorba šumu zosilňovača na linke. Je to hlavne preto, že sila signálu je udržiavaná po celý čas a nie na veľmi nízkej úrovni, ako je to v prípade diskrétnych zosilňovačov. Špičkový výkon signálu potom možno znížiť bez pridania šumu zosilňovača. To v skutočnosti znižuje potenciálne škodlivé nelineárne účinky vlákna.

Veľmi veľkou nevýhodou distribuovaných zosilňovačov je potreba vyššieho výkonu čerpadla. To platí pre Ramanove zosilňovače a zosilňovače dopované vzácnymi zeminami, o ktorých sa hovorí nižšie.

Výhody rôznych typov zosilňovačov závisia od prenosového systému a jeho vlastností. Napríklad pre systémy založené výlučne na solitónoch sú dôležitými faktormi, ktoré treba zvážiť, rozsah vlnovej dĺžky a šírka pásma signálu.

Distribuovaný laserový zosilňovač

Distribučné zosilňovače môžu byť implementované v dvoch rôznych formách. Prvým spôsobom je použitie prenosového vlákna, ktoré obsahuje niektoré ióny dopované vzácnymi zeminami, ako sú ióny erbia, ale koncentrácia dopingu musí byť oveľa nižšia ako u bežných zosilňovačových vlákien. Aj keď sa kremičité vlákno bežne používa na komunikáciu, jeho rozpustnosť v iónoch vzácnych zemín je veľmi nízka a nízky doping môže zabrániť účinkom kalenia. Pretože však prenosové optické vlákno má aj niektoré ďalšie obmedzenia, je ťažké optimalizovať optické vlákno tak, aby malo veľkú šírku pásma. Najmä akýkoľvek doping zvýši prenosové straty, čo nie je vážny problém v krátkych diskrétnych zosilňovačoch.

Pretože svetlo pumpy distribuovaného zosilňovača musí byť prenášané aj na veľkú vzdialenosť, dôjde k strate prenosu. Ak je vlnová dĺžka čerpadla oveľa menšia ako vlnová dĺžka signálu, strata je ešte väčšia ako signálne svetlo. Preto zosilňovače s dlhou distribúciou dopované erbiom musia používať 1,45 mikrónové čerpadlo namiesto bežne používaného 980nm svetla. To zase spôsobí ďalšie obmedzenia spektrálneho tvaru zosilnenia zosilňovača. Dokonca aj pri dlhých vlnových dĺžkach čerpadla je požiadavka na výkon čerpadla vyššia v dôsledku strát čerpadla v porovnaní s diskrétnymi vláknovými zosilňovačmi.

Distribuovaný Ramanov zosilňovač

Ďalším typom distribuovaného zosilňovača je Ramanov zosilňovač, ktorý nevyžaduje doping vzácnych zemín. Namiesto toho používa stimulovaný Ramanov rozptyl na dosiahnutie procesu zosilnenia. Podobne je ťažké optimalizovať prenosové vlákna pre procesy Ramanovej amplifikácie, pretože prenosové straty musia byť nízke a svetlo čerpadla tiež zažíva prenosové straty. Preto je potrebný veľmi vysoký výkon čerpadla.

Spektrum zisku čerpacieho zdroja závisí od chemického zloženia jadra vlákna. Vyladené širšie spektrum zisku možno dosiahnuť kombináciou rôznych vlnových dĺžok čerpadla.