Optische versterkers hebben een revolutie teweeggebracht in de lange afstand glasvezelcommunicatie
In situaties waarin verlies het belangrijkste probleem is, kunnen optische versterkers inderdaad worden gebruikt om de signalen te versterken zonder conversie naar het elektrische domein. Dergelijke optische versterkers hebben echt een revolutie teweeggebracht in de lange afstand glasvezelcommunicatie.
Het doel van een optische versterker is om het signaalvermogenniveau te herstellen, verminderd door verliezen tijdens propagatie, zonder enige optische naar elektrische conversie. De meeste optische versterkers versterken invallend licht door de gestimuleerde emissie, hetzelfde mechanisme dat wordt gebruikt in lasers, maar zonder het feedback-machanisme. het hoofdingrediënt is de optische versterking die wordt gerealiseerd door het pompen van de versterker (elektrisch of optisch) om de populatie-inversie te bereiken. de optische versterking is in het algemeen niet alleen een functie van de frequentie, maar ook een functie van de intensiteit van de lokale bundel. De onderstaande afbeelding toont het principe van optische versterker.
In vergelijking met elektronische regeneratoren hebben optische versterkers geen high-speed elektronische schakelingen nodig, zijn transparant voor bitsnelheid en formaat en, het allerbelangrijkste, kunnen tegelijkertijd meerdere optische signalen op verschillende golflengten versterken. Aldus heeft hun ontwikkeling geleid tot de enorme groei van communicatiecapaciteit met behulp van Wavelength Division Multiplexing (WDM) waarin meerdere golflengtes die onafhankelijke signalen dragen worden gepropageerd door dezelfde single mode-vezel, waardoor de capaciteit van de link wordt vermenigvuldigd. In tegenstelling tot elektronische regeneratoren compenseert de WDM-versterker de dispersie in de link niet en voegt hij ook ruis toe aan de optische singal.
Optische versterkers hebben een grote impact op optische vezel transmissiesystemen. Ze kunnen het verlies van transmissielijnen van optische vezels compenseren, waardoor het aantal elektrische repeaters wordt verminderd. Een groot economisch voordeel is de mogelijkheid om tegelijkertijd een aantal WDM-signalen te versterken. In een langeafstandstransmissielijn (weergegeven in de onderstaande afbeelding) worden de optische versterkers, aangegeven door dichte driehoeken, gebruikt als versterkers bij de zender, in-line versterkers en voorversterkers bij de ontvanger. De in-line versterker wordt een 1R-repeater genoemd. Gewoonlijk wordt elke 80-100 km een 1R-repeater ingebracht in langeafstandstransmissiesystemen. Een EDFA wordt meestal gebruikt voor de versterker in de conventionele band (C-band) van het spectrale gebied 1530-1565 nm. Dit komt omdat de overgang van de metastabiele toestand naar de grondtoestand van een EDFA in de C-band valt. Klik voor productdetails van de C-band EDFA . Elke keer dat het signaal door de optische versterker gaat, wordt de versterkingsruis geaccumuleerd, wat leidt tot degradatie van de signaalruisverhouding (SNR). Daarom wordt het optische signaal na enkele doorgangen van de 1R-repeaters geregenereerd door een elektrische 3R-repeater die de drie functies heeft: hervormen, opnieuw vormen en regenereren.
Verschillende soorten optische versterkers zijn tot nu toe geïntroduceerd: Semiconductor Optical Amplifier (SOA), Raman Fiber Amplifier (RFA), zeldzame-aarde-gedoteerde vezelversterker (Erbium-gedoteerde EDFA die werkt op 1500 nm en Praseodymium-gedoteerde FDFA die werkt op 1300 nm ) en optische parametrische versterker (OPA). De primaire versterkende banden van EDFA's zijn de C-band (1535-1565 nm) en de L-band (1570-1610 nm); er zijn echter meldingen geweest van uitbreiding van het werkbereik van EDFA's tot de S-band (1460-1530 nm). Aan de andere kant kunnen RFA's in elke band worden gebruikt. SOA's die in verschillende banden kunnen werken, zijn beschikbaar. OPA's gebruiken niet-lineariteit om een signaal te versterken en kunnen in elke band worden gebruikt.
Tegenwoordig gebruiken de meeste optische vezelcommunicatiesystemen EDFA's vanwege hun voordelen op het gebied van bandbreedte, hoog uitgangsvermogen en ruiskenmerken. RFA's en SOA's worden ook belangrijk in veel toepassingen. Het werk aan OPA's heeft aangetoond dat het mogelijk is om breedbandversterking te bereiken met zeer lage ruiscijfers.
