Introduzione dell'amplificatore ottico
Con il rapido sviluppo delle reti di comunicazione ottica, sono richieste lunghezze di trasmissione più lunghe. L'amplificatore ottico può soddisfare i requisiti delle reti di comunicazione ottica. Un amplificatore ottico è un dispositivo che amplifica direttamente un segnale ottico, senza la necessità di convertirlo prima in un segnale elettrico. Un amplificatore ottico può essere considerato un laser senza una cavità ottica, o uno in cui viene soppressa la retroazione dalla cavità. Questo post ti aiuterà a comprendere meglio l'amplificatore ottico.
Un collegamento di comunicazione ottico di base contiene un trasmettitore e un ricevitore, con un cavo in fibra ottica che li collega. Sebbene i segnali trasmessi in fibra ottica subiscano un'attenuazione molto inferiore rispetto ad altri mezzi, come il rame, esiste ancora una limitazione a circa 100 km dalla distanza che i segnali possono percorrere prima di diventare troppo rumoroso per essere rilevato.
Gli amplificatori ottici sono ampiamente utilizzati nei collegamenti di dati in fibra ottica. La Figura 1 mostra tre modi in cui gli amplificatori ottici possono essere utilizzati per rafforzare le prestazioni dei collegamenti dati ottici. Un amplificatore di booster viene utilizzato per aumentare l'uscita ottica di un trasmettitore ottico appena prima che il segnale entri in una fibra ottica. Il segnale ottico viene attenuato mentre viaggia nella fibra ottica. Un amplificatore in linea è utilizzato per ripristinare (rigenerare) il segnale ottico al suo livello di potenza originale. Un preamplificatore ottico viene azionato all'estremità del collegamento a fibre ottiche per aumentare la sensibilità di un ricevitore ottico.
Figura 1. Amplificatori ottici in collegamenti di comunicazione in fibra ottica
Rapporto tra potenza in uscita e potenza in ingresso
Guadagno come potenza di ingresso
Gamma di lunghezze d'onda oltre le quali l'amplificatore è efficace
Potenza di uscita massima, oltre la quale non viene raggiunta l'amplificazione
segnale indesiderato a causa dell'elaborazione fisica nell'amplificatore
Esistono tre tipi di amplificatori ottici di uso più comune, come mostrato da sinistra a destra: amplificatore a fibra drogata con erbio, amplificatore ottico a semiconduttore e amplificatore Raman a fibra.
Il mezzo di amplificazione è una fibra ottica di vetro drogata con ioni di erbio. L'erbio viene pompato a uno stato di inversione della popolazione con un ingresso ottico separato. Il mezzo ottico di guadagno di vetro drogato con erbio amplifica la luce a lunghezze d'onda che si trovano nell'intorno di 1550 nm - le lunghezze d'onda ottiche che subiscono attenuazione minima nelle fibre ottiche. L'amplificatore in fibra drogata con erbio (EDFA) è l'amplificatore in fibra più utilizzato. Gli amplificatori di fibra ottica drogati con Erbio (EDFA) hanno un basso livello di rumore e possono amplificare molte lunghezze d'onda simultaneamente, rendendo l'EDFA l'amplificatore di scelta per la maggior parte delle applicazioni nelle comunicazioni ottiche.
Figura 2. Principio di funzionamento dell'amplificatore a fibra drogata con Erbio
Il mezzo di guadagno è InGaAsP non drogato. Questo materiale può essere adattato per fornire l'amplificazione ottica a lunghezze d'onda vicine a 1,3 μm o vicino a 1,5 μm - lunghezze d'onda importanti per le comunicazioni ottiche. Altri semiconduttori possono essere utilizzati per amplificare i segnali ottici ad altre lunghezze d'onda. Le facce di ingresso e uscita dell'amplificatore sono rivestite antiriflesso per impedire il feedback ottico al mezzo di guadagno e al laser. Amplificatore ottico a semiconduttore con le sue caratteristiche di piccolo pacchetto, applicazioni a basso costo e potenziale utilizzo per commutazione ottica, può essere un'ottima scelta per soddisfare la maggior parte dei clienti.
Figura 3. Principio di funzionamento dell'amplificatore ottico a semiconduttore
In un amplificatore Raman, il segnale è intensificato dall'amplificazione Raman. A differenza di EDFA e SOA, l'effetto di amplificazione è ottenuto da un'interazione non lineare tra il segnale e un laser a pompa all'interno di una fibra ottica. Esistono due tipi di amplificatori Raman: distribuiti e concentrati. Un amplificatore Raman distribuito è uno in cui la fibra di trasmissione viene utilizzata come mezzo di guadagno mediante multiplexing di una lunghezza d'onda della pompa con lunghezza d'onda del segnale, mentre un amplificatore Raman concentrato utilizza una lunghezza della fibra dedicata e più breve per fornire l'amplificazione.
Figura 4. Principio di funzionamento dell'amplificatore Raman
L'amplificatore ottico svolge un ruolo molto importante nelle moderne reti ottiche, consentendo la trasmissione di molti terabits di dati su lunghe distanze fino a migliaia di chilometri. Gli amplificatori ottici forniti da FOCC sono progettati per tutti i segmenti di rete e le applicazioni. Per maggiori informazioni visita www.focc-fiber.com .
