Amplificadores ópticos en el campo de la comunicación por fibra óptica
An amplificador ópticoEs un dispositivo que amplifica señales ópticas. En el campo de las comunicaciones por fibra óptica, desempeña principalmente las siguientes funciones: 1. Mejora y amplificación de la potencia óptica. Al colocar el amplificador óptico en la parte frontal del transmisor óptico, se puede aumentar la potencia óptica que entra en la fibra. 2. Amplificación de relé en línea, reemplazando los repetidores existentes en los sistemas de comunicación por fibra óptica. 3. Preamplificación: Antes del fotodetector en el receptor, la señal luminosa débil se preamplifica para mejorar la sensibilidad de recepción.
En la actualidad, los amplificadores ópticos adoptados en la comunicación por fibra óptica incluyen principalmente los siguientes tipos: 1. Amplificador óptico semiconductor (Amplificador óptico SOA)/Amplificador láser semiconductor (amplificador óptico SLA); 2. Amplificadores de fibra dopada con tierras raras, como los amplificadores de fibra dopada con cebo (Amplificador óptico EDFA), etc. 3. Amplificadores de fibra no lineales, como amplificadores Raman de fibra, etc. A continuación se presenta una breve introducción respectivamente.
1. Amplificadores ópticos semiconductores: En diferentes condiciones de aplicación y con diferente reflectancia de la cara terminal, los láseres semiconductores pueden producir diversos tipos de amplificadores ópticos semiconductores. Si la corriente de excitación del láser semiconductor es inferior a su umbral, es decir, si no se genera láser, se introduce una señal óptica en un extremo. Mientras la frecuencia de esta señal óptica se encuentre cerca del centro espectral del láser, se amplificará y se emitirá por el otro extremo. Este tipo de...amplificador óptico semiconductorSe denomina amplificador óptico de tipo Fabry-Perrop (FP-SLA). Si la polarización del láser supera el umbral, la débil señal óptica monomodo que entra por un extremo, siempre que su frecuencia se encuentre dentro del espectro del láser multimodo, se amplificará y se bloqueará en un modo determinado. Este tipo de amplificador óptico se denomina amplificador de tipo bloqueado por inyección (IL-SLA). Si los dos extremos de un láser semiconductor se recubren con una película antirreflectante, lo que reduce su emisividad y evita que se forme una cavidad resonante de Fabry-Perrop, la señal óptica se amplificará durante su propagación al atravesar la guía de ondas activa. Por lo tanto, este tipo de amplificador óptico se denomina amplificador óptico de tipo onda viajera (TW-SLA), y su estructura se muestra en la siguiente figura. Debido a que el ancho de banda del amplificador óptico de tipo de onda viajera es tres órdenes de magnitud mayor que el del amplificador de tipo Fabry-Perot, y su ancho de banda de 3dB puede alcanzar 10 THz, puede amplificar señales ópticas de varias frecuencias y es un amplificador óptico muy prometedor.
2. Amplificador de fibra dopada con cebo: Consta de tres partes: la primera es una fibra dopada con una longitud que varía de varios metros a decenas de metros. Estas impurezas son principalmente iones de tierras raras, que forman el material de activación láser; la segunda es la fuente de bombeo láser, que proporciona energía de longitudes de onda adecuadas para excitar los iones de tierras raras dopados y lograr la amplificación de la luz. La tercera es el acoplador, que permite que la luz de bombeo y la luz de señal se acoplen en el material de activación de fibra óptica dopado. El principio de funcionamiento de un amplificador de fibra es muy similar al de un láser de estado sólido. Provoca un estado de distribución inversa del número de partículas dentro del material activado por láser y genera radiación estimulada. Para crear un estado de distribución de inversión del número de partículas estable, deben participar más de dos niveles de energía en la transición óptica, típicamente sistemas de tres y cuatro niveles, con un suministro continuo de energía desde una fuente de bombeo. Para proporcionar energía eficazmente, la longitud de onda del fotón de bombeo debe ser menor que la del fotón láser; es decir, su energía debe ser mayor que la del fotón láser. Además, la cavidad resonante genera una retroalimentación positiva, lo que permite la formación de un amplificador láser.
3. Amplificadores de fibra no lineales: Tanto los amplificadores de fibra no lineales como los de fibra de erbio se clasifican como amplificadores de fibra. Sin embargo, los primeros utilizan el efecto no lineal de las fibras de cuarzo, mientras que los segundos emplean fibras de cuarzo dopadas con erbio para actuar sobre medios activos. Las fibras ópticas de cuarzo convencionales generan fuertes efectos no lineales bajo la acción de una luz de bombeo intensa con longitudes de onda adecuadas, como la dispersión Raman estimulada (SRS), la dispersión Brillouin estimulada (SBS) y los efectos de mezcla de cuatro ondas. Cuando la señal se transmite por la fibra óptica junto con la luz de bombeo, esta se puede amplificar. Por lo tanto, forman los amplificadores Raman de fibra (FRA), los amplificadores Brillouin (FBA) y los amplificadores paramétricos, todos ellos amplificadores de fibra distribuidos.
Resumen: La dirección de desarrollo común de todos los amplificadores ópticos es alta ganancia, alta potencia de salida y baja figura de ruido.
Hora de publicación: 08 de mayo de 2025