Τεχνολογία Ενισχυτών Οπτικών Ινών
Στην επικοινωνία με οπτικές ίνες, οι δέσμες ορατού φωτός ή υπέρυθρων ακτίνων (IR) που μεταφέρονται από μια ίνα εξασθενούν καθώς περνούν μέσα από το υλικό. Στη συνέχεια, υπάρχει ο ενισχυτής οπτικών ινών που χρησιμοποιείται για να αντισταθμίσει την αφύπνιση των πληροφοριών κατά τη διάρκεια της μετάδοσης.
Οι ενισχυτές εισάγονται σε συγκεκριμένα σημεία για την ενίσχυση των οπτικών σημάτων σε ένα σύστημα όπου τα σήματα είναι αδύναμα. Αυτή η ώθηση επιτρέπει την επιτυχή μετάδοση των σημάτων μέσω του υπόλοιπου μήκους καλωδίου. Σε μεγάλα δίκτυα, μια μακρά σειρά ενισχυτών οπτικών ινών τοποθετούνται σε μια ακολουθία κατά μήκος ολόκληρου του συνδέσμου δικτύου.
Οι συνήθεις οπτικοί ενισχυτές οπτικών ινών περιλαμβάνουν ενισχυτή οπτικών ινών Erbium (ή οπτικό ενισχυτή EDFA), ενισχυτή ίνας Raman και οπτικό ενισχυτή πυριτίου (SOA). Ο ενισχυτής οπτικών ινών Erbium είναι ο κύριος τύπος του ενισχυτή ίνας που χρησιμοποιείται για την ενίσχυση του σήματος στο οπτικό σύστημα WDM, καθώς γνωρίζουμε ότι είναι το WDM που αυξάνει την ικανότητα του συστήματος οπτικών ινών και είναι ο ενισχυτής ίνας με ρωμίδες που προκαλεί έρπη Είναι δυνατή η μετάδοση WDM. Οι ενισχυτές οπτικών ινών αναπτύσσονται για να υποστηρίξουν την πολυπλεξία διαίρεσης μεγάλου μήκους κύματος (DWDM), ο οποίος καλείται ενισχυτής DWDM EDFA και να επεκταθεί στις άλλες ζώνες μήκους κύματος που υποστηρίζονται από οπτικές ίνες.
Υπάρχουν διάφοροι διαφορετικοί φυσικοί μηχανισμοί που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ενίσχυση ενός φωτεινού σήματος, το οποίο αντιστοιχεί στους κύριους τύπους οπτικών ενισχυτών. Σε ενισχυτές ενισχυμένης ίνας και σε λέιζερ χύδην, η διέγερση εκπομπής στο μέσο ενίσχυσης του ενισχυτή προκαλεί ενίσχυση του εισερχόμενου φωτός. Σε οπτικούς ενισχυτές ημιαγωγών (SOA), συμβαίνει ανασυνδυασμός οπών ηλεκτρονίων. Στους ενισχυτές Raman, ο Raman διασκορπισμός του εισερχόμενου φωτός με φωνόνια στο πλέγμα του μέσου κέρδους παράγει φωτόνια συνεπή με τα εισερχόμενα φωτόνια. Οι παραμετρικοί ενισχυτές χρησιμοποιούν παραμετρική ενίσχυση.
Όταν το φως μεταδίδεται μέσω της ύλης, μέρος του φωτός είναι διάσπαρτα σε τυχαίες κατευθύνσεις. Ένα μικρό μέρος του διασκορπισμένου φωτός έχει συχνότητες που αφαιρούνται από τη συχνότητα της προσπίπτουσας δέσμης κατά ποσότητες ίσες με τις συχνότητες κραδασμών του συστήματος σκέδασης υλικού. Οι ενισχυτές οπτικών ινών Raman λειτουργούν εντός αυτού του μικρού εύρους σκέδασης. Εάν η αρχική δέσμη είναι επαρκώς έντονη και μονοχρωματική, μπορεί να φτάσει ένα κατώφλι πέρα από το οποίο το φως στις συχνότητες Raman ενισχύεται, συσσωρεύεται έντονα και γενικά εμφανίζει τα χαρακτηριστικά της διέγερσης εκπομπής. Αυτό ονομάζεται ερεθισμένο ή συνεκτικό αποτέλεσμα Raman.
Ο ενισχυτής οπτικών ινών EFDA λειτουργεί με την προσθήκη ιόντων ερυθρού, σπάνιων γαιών, στο υλικό πυρήνα ινών ως πρόσθετο. συνήθως σε επίπεδα μερικών εκατοντάδων ανά εκατομμύριο. Η ίνα είναι εξαιρετικά διαφανής στο μήκος κύματος έρβιου 2 έως 9 μικρών. Όταν αντλείται από μια δίοδο λέιζερ, δημιουργείται οπτικό κέρδος και γίνεται ενίσχυση.
Ο οπτικός ενισχυτής πυριτίου ή ημιαγωγού λειτουργεί με παρόμοιο τρόπο με ένα βασικό λέιζερ. Η δομή είναι σχεδόν η ίδια, με δύο ειδικά σχεδιασμένες πλάκες ημιαγωγού υλικού το ένα πάνω στο άλλο, με ένα άλλο υλικό ανάμεσα τους να σχηματίζει το "ενεργό στρώμα". Ένα ηλεκτρικό ρεύμα ρυθμίζεται μέσω της συσκευής προκειμένου να διεγείρει τα ηλεκτρόνια τα οποία στη συνέχεια μπορούν να πέσουν πίσω στη μη διεγερμένη κατάσταση εδάφους και να δώσουν φωτόνια. Το εισερχόμενο οπτικό σήμα διεγείρει την εκπομπή φωτός στο δικό του μήκος κύματος.
Ο αναμεταδότης οπτικών ινών μπορεί επίσης να ενισχύσει εκ νέου ένα εξασθενημένο σήμα αλλά μπορεί να λειτουργήσει μόνο σε συγκεκριμένο μήκος κύματος και δεν είναι κατάλληλο για συστήματα WDM. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ο ενισχυτής οπτικών ινών διαδραματίζει πολύ σημαντικότερο ρόλο στα συστήματα επικοινωνίας.
