Elosztó lézeres erősítő

Definíció: Szálas erősítő száloptikai adatkapcsolatban, az erősítési folyamat, amely egy nagyon hosszú átviteli szálon megy végbe.

A nagy távolságú adatátvitelben használt hosszú szálas kapcsolatokhoz egy vagy több szálerősítőre van szükség ahhoz, hogy elegendő jelteljesítményt biztosítsanak a vevőnél, és megfelelő jel-zaj viszonyt tartsanak fenn, miközben biztosítják a bithiba arányt. Ezek az erősítők sok esetben diszkrétek, néhány méter ritkaföldfém-adalékolt szálból vannak megvalósítva, szálcsatolt dióda lézerrel pumpálva, néha az adó részeként vagy közvetlenül a vevő előtt, vagy az adás közepén valahol használt rost. Magában az átviteli szálban elosztott erősítő is használható. A szivattyú fényét általában a vevő vagy adó portba fecskendezik be, vagy mindkét portot egyidejűleg fecskendezik be. Ez az elosztott erősítő hasonló általános erősítést érhet el, de az egységnyi hosszon belüli nyereség sokkal alacsonyabb. Ez azt jelenti, hogy ez az átviteli veszteségek mellett is fenntart egy ésszerű jelteljesítményt, ahelyett, hogy néhány decibellel növelné a teljesítményt.

Érvek és ellenérvek:

Az elosztott erősítők használatának egyik előnye, hogy kisebb az erősítő zaj felhalmozódása a kapcsolaton. Ennek főként az az oka, hogy a jelteljesítmény folyamatosan megmarad, nem pedig nagyon alacsony szinten, mint a diszkrét erősítők esetében. A jel csúcsteljesítménye ezután az erősítő zaj hozzáadása nélkül csökkenthető. Ez valójában csökkenti a potenciálisan káros rostok nemlineáris hatásait.

Az elosztott erősítők nagyon nagy hátránya a nagyobb szivattyúteljesítmény igénye. Ez vonatkozik a Raman erősítőkre és a ritkaföldfémekkel adalékolt erősítőkre, amelyeket alább tárgyalunk.

A különböző típusú erősítők előnyei az átviteli rendszertől és annak jellemzőitől függenek. Például a kizárólag szolitonokon alapuló rendszerek esetében fontos figyelembe venni a hullámhossz-tartományt és a jel sávszélességét.

Elosztott lézeres erősítő

Az elosztó erősítők két különböző formában valósíthatók meg. Az első módszer egy olyan átviteli szál használata, amely ritkaföldfém-ionokat, például erbium-ionokat tartalmaz, de az adalékkoncentrációnak sokkal alacsonyabbnak kell lennie, mint a hagyományos erősítőszálaké. Bár a szilícium-dioxid szálat általában kommunikációra használják, ritkaföldfém-ionokban való oldhatósága nagyon alacsony, és az alacsony adalékolás elkerülheti a kioltó hatásokat. Mivel azonban az átviteli optikai szálnak más korlátai is vannak, nehéz az optikai szálat úgy optimalizálni, hogy nagy sávszélességgel rendelkezzen. Különösen minden adalékolás növeli az átviteli veszteségeket, ami nem jelent komoly problémát a rövid diszkrét erősítőknél.

Mivel az elosztott erősítő szivattyúfényét is nagy távolságra kell továbbítani, az átviteli veszteséget fog tapasztalni. Ha a szivattyú hullámhossza sokkal kisebb, mint a jel hullámhossza, a veszteség még nagyobb, mint a jelzőfény. Ezért a hosszú eloszlású, erbiummal adalékolt erősítőknek 1,45 mikronos pumpás fényt kell használniuk az általánosan használt 980 nm-es fény helyett. Ez viszont további korlátozásokat fog állítani az erősítő erősítésének spektrális alakjára vonatkozóan. A szivattyú teljesítményigénye még hosszú szivattyúhullámok esetén is nagyobb a szivattyú veszteségei miatt, mint a diszkrét szálas erősítőknél.

Elosztott Raman erősítő

Az elosztott erősítők másik típusa a Raman-erősítő, amely nem igényel ritkaföldfém-adagolást. Ehelyett stimulált Raman-szórást használ az erősítési folyamat eléréséhez. Hasonlóképpen, az átviteli szálakat nehéz optimalizálni a Raman-erősítési folyamatokhoz, mivel az átviteli veszteségeknek alacsonynak kell lenniük, és a szivattyú fénye is átviteli veszteségeket tapasztal. Ezért nagyon nagy szivattyúteljesítményre van szükség.

A szivattyúforrás erősítési spektruma a rostmag kémiai összetételétől függ. A hangolt szélesebb erősítési spektrum a különböző szivattyúhullámhosszok kombinálásával érhető el.