Optik fiber iletişim alanında optik yükselticiler
An optik yükselticiOptik sinyalleri yükselten bir cihazdır. Optik fiber iletişim alanında başlıca şu rolleri üstlenir: 1. Optik gücü artırma ve yükseltme: Optik vericinin ön ucuna optik yükseltici yerleştirilerek fibere giren optik güç artırılabilir. 2. Çevrimiçi röle yükseltme: Optik fiber iletişim sistemlerinde mevcut tekrarlayıcıların yerini alır; 3. Ön yükseltme: Alıcı uçtaki fotodedektörden önce, zayıf ışık sinyali ön yükseltilerek alım hassasiyeti artırılır.
Şu anda, optik fiber iletişiminde kullanılan optik yükselticiler esas olarak aşağıdaki tipleri içermektedir: 1. Yarı iletken optik yükseltici (SOA Optik yükseltici)/Yarıiletken lazer yükseltici (SLA Optik yükseltici); 2. Nadir toprak elementleriyle katkılanmış fiber yükselticiler, örneğin yem katkılı fiber yükselticiler (EDFA Optik yükseltici), vb. 3. Doğrusal olmayan fiber amplifikatörler, örneğin fiber Raman amplifikatörleri, vb. Aşağıda sırasıyla kısa bir tanıtım yer almaktadır.
1. Yarıiletken optik yükselticiler: Farklı uygulama koşulları ve farklı uç yüzey yansımalarıyla, yarıiletken lazerler çeşitli tipte yarıiletken optik yükselticiler üretebilir. Yarıiletken lazerin sürüş akımı eşik değerinden düşükse, yani lazer üretilmiyorsa, bu durumda bir uca optik sinyal girişi yapılır. Bu optik sinyalin frekansı lazerin spektral merkezine yakın olduğu sürece, yükseltilir ve diğer uçtan çıkış verilir. Bu türyarı iletken optik yükselticiBu tür optik yükselticilere Fabry-Perrop tipi optik yükseltici (FP-SLA) denir. Lazer eşik değerinin üzerinde bir gerilimle beslendiğinde, bir ucundan gelen zayıf tek modlu optik sinyal, bu optik sinyalin frekansı bu çok modlu lazerin spektrumu içinde olduğu sürece, optik sinyal yükseltilir ve belirli bir moda kilitlenir. Bu tür optik yükselticilere enjeksiyon kilitli tip yükseltici (IL-SLA) denir. Bir yarı iletken lazerin iki ucu ayna kaplı veya yansıma önleyici bir film tabakasıyla buharlaştırılmışsa, emisyonu çok küçük olur ve Fabry-Perrop rezonans boşluğu oluşturamaz; optik sinyal aktif dalga kılavuzu katmanından geçerken yükseltilir. Bu nedenle, bu tür optik yükselticilere seyahat eden dalga tipi optik yükseltici (TW-SLA) denir ve yapısı aşağıdaki şekilde gösterilmiştir. Seyahat dalgası tipi optik yükselticinin bant genişliği, Fabry-Perot tipi yükselticinin bant genişliğinden üç kat daha büyük olduğundan ve 3 dB bant genişliği 10 THz'ye ulaşabildiğinden, çeşitli frekanslardaki optik sinyalleri yükseltebilir ve oldukça gelecek vaat eden bir optik yükselticidir.
2. Katkılı fiber yükseltici: Üç bölümden oluşur: Birincisi, uzunluğu birkaç metreden onlarca metreye kadar değişen katkılı bir fiberdir. Bu safsızlıklar esas olarak lazer aktivasyon malzemesini oluşturan nadir toprak iyonlarıdır; ikincisi, ışığın yükseltilmesini sağlamak için katkılı nadir toprak iyonlarını uyarmak üzere uygun dalga boylarında enerji sağlayan lazer pompa kaynağıdır. Üçüncüsü, pompa ışığının ve sinyal ışığının katkılı optik fiber aktivasyon malzemesine bağlanmasını sağlayan kuplördür. Bir fiber yükselticinin çalışma prensibi, katı hal lazerine çok benzer. Lazerle aktive edilen malzeme içinde ters bir parçacık sayısı dağılımı durumu oluşturur ve uyarılmış radyasyon üretir. Kararlı bir parçacık sayısı ters dağılım durumu oluşturmak için, optik geçişte ikiden fazla enerji seviyesinin yer alması gerekir; tipik olarak üç seviyeli ve dört seviyeli sistemler, pompa kaynağından sürekli enerji beslemesiyle çalışır. Enerjinin etkin bir şekilde sağlanabilmesi için, pompa fotonunun dalga boyu lazer fotonunun dalga boyundan daha kısa olmalı, yani pompa fotonunun enerjisi lazer fotonunun enerjisinden daha büyük olmalıdır. Ayrıca, rezonans boşluğu pozitif geri besleme oluşturur ve böylece bir lazer yükseltici oluşturulabilir.
3. Doğrusal Olmayan Fiber Amplifikatörler: Hem doğrusal olmayan fiber amplifikatörler hem de erbiyum fiber amplifikatörler fiber amplifikatörler kategorisine girer. Bununla birlikte, ilki kuvars fiberlerin doğrusal olmayan etkisini kullanırken, ikincisi aktif ortamlar üzerinde etki etmek için erbiyum katkılı kuvars fiberler kullanır. Sıradan kuvars optik fiberler, uygun dalga boylarındaki güçlü pompa ışığının etkisi altında, uyarılmış Raman saçılımı (SRS), uyarılmış Brillouin saçılımı (SBS) ve dört dalga karışımı etkileri gibi güçlü doğrusal olmayan etkiler üretir. Sinyal, pompa ışığıyla birlikte optik fiber boyunca iletildiğinde, sinyal ışığı yükseltilebilir. Böylece, hepsi dağıtılmış fiber amplifikatörler olan fiber Raman amplifikatörleri (FRA), Brillouin amplifikatörleri (FBA) ve parametrik amplifikatörler oluştururlar.
Özet: Tüm optik yükselticilerin ortak geliştirme yönü yüksek kazanç, yüksek çıkış gücü ve düşük gürültü seviyesidir.
Yayın tarihi: 08 Mayıs 2025