Оптические усилители. Волоконные и SOA

Общие сведения

Появление оптических волоконных усилителей, легированных эрбием, было обусловлено одной из наиболее серьёзных проблем ВОЛС – потерями в оптоволокне при трансляции сигнала на дальние расстояния. Ранее эта проблема решалась использованием ретрансляторов, преобразующих оптический сигнал в электрический с восстановлением первоначальной формы и обратным переводом в оптический. С усилителями на оптическом световоде стало возможным отказаться от сложного пути регенерации и значительно повысить эффективность работы ВОЛС.

Принцип работы EDFA

Основной составляющей EDFA является оптическое одномодовое волокно, легированное ионами эрбия. Ионы эрбия приводятся в возбужденное состояние путем двунаправленной, с помощью двух лазерных диодов, или однонаправленной накачки на длине волны 980 нм, иногда на 1450 нм. Путем стимулирования вынужденного излучения возбужденная среда может усиливать световой поток в диапазоне 1.5 мкм, т. е. в области наименьших потерь кварцевого телекоммуникационного оптоволокна.

В типовую конструкцию усилителя входит два оптических изолятора с волоконными выходами. Изолятор на входе не даёт возможность световому потоку уйти в обратном направлении, нарушив работу предшествующих каскадов усиления. Изолятор на выходе защищает усилитель от обратно отраженного извне излучения. Также в состав оптического усилителя EDFA входят:

• Лазерные диоды с системами электронного управления;
• Выравнивающие усиление светового потока фильтры;
• Делители оптического излучения;
• Приемники для контроля мощности светового потока.

Компания Специальные Системы. Фотоника предлагает следующие типы волоконных усилителей от DK Photonics и полупроводниковых усилителей от LD-PD:

• Эрбиевые волоконные усилители EDFA;
• Рамановские волоконные усилители;
• Полупроводниковые оптические усилители;
  
• Эрбиевые оптические усилители импульсных сигналов;
• Иттербиевые оптические усилители (YDFA);
  
• Тулиевые оптические усилители (TDFA).

Преимущества эрбиевых оптических усилителей

Широкое применение оптических усилителей EDFA позволило существенно упростить и сделать более надежной эксплуатацию оптоволоконных линий. Применение EDFA позволяет:

• Одновременно усиливать несколько сигналов с разными длинами волн.
• Избавиться от необходимости преобразовывать оптические сигналы в электрические и наоборот, благодаря прямому усилению светового потока.
• Обеспечить практически точное соответствие рабочего диапазона оптических усилителей EDFA области наименьших потерь оптоволокна на основе кварцевого стекла.
• Обеспечить малый уровень шума.
• Осуществлять свободную интеграцию в линии связи.