Penguat optik di bidang komunikasi serat optik
An penguat optikPenguat optik adalah perangkat yang memperkuat sinyal optik. Di bidang komunikasi serat optik, perangkat ini terutama memainkan peran sebagai berikut: 1. Meningkatkan dan memperkuat daya optik. Dengan menempatkan penguat optik di ujung depan pemancar optik, daya optik yang masuk ke serat dapat ditingkatkan. 2. Penguatan relai online, menggantikan Repeater yang ada dalam sistem komunikasi serat optik; 3. Pra-penguatan: Sebelum fotodetektor di ujung penerima, sinyal cahaya lemah diperkuat terlebih dahulu untuk meningkatkan sensitivitas penerimaan.
Saat ini, penguat optik yang digunakan dalam komunikasi serat optik terutama meliputi jenis-jenis berikut: 1. Penguat optik semikonduktor (Penguat optik SOA)/Penguat laser semikonduktor (Penguat optik SLA); 2. Penguat serat optik yang didoping dengan unsur tanah jarang, seperti penguat serat optik yang didoping dengan umpan (Penguat optik EDFA), dll. 3. Penguat serat nonlinier, seperti penguat Raman serat, dll. Berikut ini adalah pengenalan singkat masing-masing.
1. Penguat optik semikonduktor: Dalam kondisi aplikasi yang berbeda dan dengan reflektansi permukaan ujung yang berbeda, laser semikonduktor dapat menghasilkan berbagai jenis penguat optik semikonduktor. Jika arus penggerak laser semikonduktor lebih rendah dari ambangnya, yaitu, tidak ada laser yang dihasilkan, pada saat ini, sinyal optik dimasukkan ke salah satu ujung. Selama frekuensi sinyal optik ini mendekati pusat spektral laser, sinyal tersebut akan diperkuat dan dikeluarkan dari ujung lainnya. Jenis penguat optik semikonduktor ini...penguat optik semikonduktorDisebut sebagai penguat optik tipe Fabry-Perrow (FP-SLA). Jika laser diberi bias di atas ambang batas, sinyal optik mode tunggal yang lemah dimasukkan dari salah satu ujung, selama frekuensi sinyal optik ini berada dalam spektrum laser multimode ini, sinyal optik akan diperkuat dan terkunci pada mode tertentu. Penguat optik jenis ini disebut penguat tipe terkunci injeksi (IL-SLA). Jika kedua ujung laser semikonduktor dilapisi cermin atau diuapkan dengan lapisan film anti-refleksi, sehingga emisivitasnya sangat kecil dan tidak mampu membentuk rongga resonansi Fabry-Perrow, ketika sinyal optik melewati lapisan pandu gelombang aktif, sinyal tersebut akan diperkuat saat merambat. Oleh karena itu, penguat optik jenis ini disebut penguat optik tipe gelombang berjalan (TW-SLA), dan strukturnya ditunjukkan pada gambar berikut. Karena bandwidth penguat optik tipe gelombang berjalan tiga orde magnitudo lebih besar daripada penguat tipe Fabry-Perot, dan bandwidth 3dB-nya dapat mencapai 10 THz, maka penguat ini dapat memperkuat sinyal optik dengan berbagai frekuensi dan merupakan penguat optik yang sangat menjanjikan.
2. Penguat serat optik yang didoping: Terdiri dari tiga bagian: Pertama adalah serat optik yang didoping dengan panjang mulai dari beberapa meter hingga puluhan meter. Impuritas ini terutama berupa ion tanah jarang, yang membentuk material aktivasi laser; Kedua adalah sumber pompa laser, yang menyediakan energi dengan panjang gelombang yang sesuai untuk mengeksitasi ion tanah jarang yang didoping guna mencapai amplifikasi cahaya. Ketiga adalah coupler, yang memungkinkan cahaya pompa dan cahaya sinyal untuk terhubung ke material aktivasi serat optik yang didoping. Prinsip kerja penguat serat optik sangat mirip dengan laser solid-state. Penguat ini menyebabkan keadaan distribusi jumlah partikel terbalik di dalam material yang diaktifkan laser dan menghasilkan radiasi terstimulasi. Untuk menciptakan keadaan distribusi inversi jumlah partikel yang stabil, lebih dari dua tingkat energi harus terlibat dalam transisi optik, biasanya sistem tiga tingkat dan empat tingkat, dengan pasokan energi terus menerus dari sumber pompa. Untuk memberikan energi secara efektif, panjang gelombang foton pompa harus lebih pendek daripada panjang gelombang foton laser, yaitu, energi foton pompa harus lebih besar daripada energi foton laser. Selain itu, rongga resonansi membentuk umpan balik positif, sehingga dapat dibentuk penguat laser.
3. Penguat serat nonlinier: Baik penguat serat nonlinier maupun penguat serat erbium termasuk dalam kategori penguat serat. Namun, yang pertama memanfaatkan efek nonlinier dari serat kuarsa, sedangkan yang kedua menggunakan serat kuarsa yang didoping erbium untuk bekerja pada media aktif. Serat optik kuarsa biasa akan menghasilkan efek nonlinier yang kuat di bawah pengaruh cahaya pompa yang kuat dengan panjang gelombang yang sesuai, seperti hamburan Raman terstimulasi (SRS), hamburan Brillouin terstimulasi (SBS), dan efek pencampuran empat gelombang. Ketika sinyal ditransmisikan sepanjang serat optik bersama dengan cahaya pompa, cahaya sinyal dapat diperkuat. Dengan demikian, mereka membentuk penguat Raman serat (FRA), penguat Brillouin (FBA), dan penguat parametrik, yang semuanya merupakan penguat serat terdistribusi.
Ringkasan: Arah pengembangan umum dari semua penguat optik adalah penguatan tinggi, daya keluaran tinggi, dan angka derau rendah.
Waktu posting: 08 Mei 2025