Amplificador de laser de distribuição

Definição: Amplificador de fibra em um link de dados de fibra óptica, o processo de amplificação que ocorre em uma fibra de transmissão muito longa.

Para links de fibra longos usados ​​na transmissão de dados de longa distância, um ou mais amplificadores de fibra são necessários para garantir potência de sinal suficiente no receptor e para manter uma relação sinal-ruído suficiente, garantindo ao mesmo tempo uma taxa de erro de bit. Em muitos casos, esses amplificadores são discretos, implementados com alguns metros de fibra dopada com terras raras, bombeados por um laser de diodo acoplado a fibra, às vezes como parte do transmissor ou logo na frente do receptor, ou no meio da transmissão. fibra usada em algum lugar. Um amplificador distribuído na própria fibra de transmissão também pode ser utilizado. A luz da bomba geralmente é injetada na porta do receptor ou transmissor, ou ambas as portas são injetadas ao mesmo tempo. Este amplificador distribuído pode atingir um ganho geral semelhante, mas o ganho por unidade de comprimento é muito menor. Isto significa que pode manter um nível de potência de sinal razoável na presença de perdas de transmissão, em vez de aumentar a potência em alguns decibéis.

Prós e contras:

Uma vantagem de usar amplificadores distribuídos é o menor acúmulo de ruído do amplificador no link. Isto ocorre principalmente porque a potência do sinal é mantida o tempo todo, e não em um grau muito baixo, como é o caso dos amplificadores discretos. A potência máxima do sinal pode então ser reduzida sem adicionar ruído ao amplificador. Na verdade, isso reduz os efeitos não lineares da fibra potencialmente prejudiciais.

Uma grande desvantagem dos amplificadores distribuídos é a necessidade de maior potência da bomba. Isso se aplica a amplificadores Raman e amplificadores dopados com terras raras, discutidos abaixo.

As vantagens dos diferentes tipos de amplificadores dependem do sistema de transmissão e de suas características. Por exemplo, para sistemas baseados exclusivamente em sólitons, fatores importantes a serem considerados são a faixa de comprimento de onda e a largura de banda do sinal.

Amplificador laser distribuído

Os amplificadores de distribuição podem ser implementados de duas formas diferentes. O primeiro método é usar uma fibra de transmissão que contém alguns íons dopados com terras raras, como íons de érbio, mas a concentração de dopagem precisa ser muito menor do que a das fibras amplificadoras comuns. Embora a fibra de sílica seja comumente usada para comunicações, sua solubilidade em íons de terras raras é muito baixa e a baixa dopagem pode evitar efeitos de extinção. No entanto, como a fibra óptica de transmissão também tem algumas outras limitações, é difícil otimizar a fibra óptica para ter um grande ganho de largura de banda. Em particular, qualquer dopagem aumentará as perdas de transmissão, o que não é um problema sério em amplificadores discretos curtos.

Como a luz da bomba do amplificador distribuído também precisa ser transmitida por uma longa distância, ela sofrerá perda de transmissão. Se o comprimento de onda da bomba for muito menor que o comprimento de onda do sinal, a perda será ainda maior que a da luz do sinal. Portanto, amplificadores dopados com érbio de distribuição longa precisam usar luz de bomba de 1,45 mícron em vez da luz de 980 nm comumente usada. Isto, por sua vez, colocará mais restrições na forma espectral do ganho do amplificador. Mesmo com comprimentos de onda de bomba longos, a necessidade de potência da bomba é maior devido às perdas da bomba em comparação com amplificadores de fibra discretos.

Amplificador Raman Distribuído

Outro tipo de amplificador distribuído é o amplificador Raman, que não requer dopagem com terras raras. Em vez disso, ele usa espalhamento Raman estimulado para realizar o processo de amplificação. Da mesma forma, as fibras de transmissão são difíceis de otimizar para processos de amplificação Raman porque as perdas de transmissão precisam ser baixas e a luz da bomba também sofre perdas de transmissão. Portanto, é necessária uma potência de bomba muito alta.

O espectro de ganho de uma fonte de bomba depende da composição química do núcleo da fibra. Um espectro de ganho mais amplo sintonizado pode ser alcançado combinando diferentes comprimentos de onda da bomba.