Какие типы оптических усилителей

Оптические усилители являются ключевыми компонентами в системах оптической связи, позволяя усиливать сигнал с помощью полностью оптических средств. Они не требуют сложных процессов, таких как оптоэлектронное преобразование и регенерация сигнала, что позволяет прямое усиление сигнала с высокой степенью прозрачности. С развитием технологии оптической связи различные типы оптических усилителей широко используются в волоконно-оптических коммуникациях, бытовой электронике, медицине и науках о жизни. Понимание типов оптических усилителей имеет решающее значение для оптимизации систем оптической связи.

Допед усилитель редкой земли

Редкоземельные легированные оптические усилители являются наиболее распространенными типами оптических усилителей, причем волоконный усилитель, легированный эрбием (EDFA), является наиболее представительным. EDFA использует легированное эрбием волокно в качестве среды усиления. Он усиливает сигнальный свет, накачивая его источниками света на 980 нм и 1480 нм, вызывая инверсию населенности ионов Er³⁺. EDFA подходит для оптоволоконных коммуникаций C-диапазона и L-диапазона и широко используется в магистральных линиях дальнего действия, оптоволоконных распределительных сетях и системах WDM благодаря своей высокой прозрачности, большому коэффициенту усиления, широкой полосе пропускания и низкому уровню шума.

Кроме того, другие редкоземельные легированные типы оптических усилителей, такие как волоконные усилители, легированные празеодимом (PDFA) и волоконные усилители, легированные неодимом (NDFA), также имеют уникальные сценарии применения. В последние годы, поскольку спрос на более широкую полосу пропускания в системах оптической связи увеличился, исследователи изучают разработку сверхширокополосных усилителей с плоским коэффициентом усиления путем каскадирования EDFA с усилителями рамановского волокна.

Полупроводниковые оптические усилители и нелинейные оптические усилители

Полупроводниковые оптические усилители (SOA) и нелинейные оптические усилители являются важными компонентами типов оптических усилителей. SOA изготовлены из полупроводниковых материалов и обладают преимуществами миниатюризации и интеграции, что делает их очень подходящими для таких применений, как оптические переключатели и оптические кросс-соединения. Поскольку спрос на плоскостность динамического усиления в волоконно-оптических системах связи увеличивается, развитие SOA также продвигается в сторону поляризационно-независимых и деформационно-компенсирующих конструкций.

Нелинейные оптические усилители, такие как рамановские усилители (FRA) и усилители Brillouin, используют нелинейные эффекты в волокнах для достижения усиления сигнала. Рамановские усилители характеризуются широкой полосой пропускания усиления, но из-за их потребности в высокой мощности насоса их структура относительно сложна, и их применение несколько ограничено. Однако с развитием технологий пропускная способность рамановского усилителя была расширена, и в настоящее время они широко используются в волоконно-оптических системах связи.

Тенденции в разработке типов оптических усилителей

С переходом к ультра-высокоскоростным, высокоемким, системам оптической связи на большие расстояния технология для различных типов оптических усилителей постоянно внедряет инновации. Тенденции в развитии типов оптических усилителей в основном включают следующие аспекты:

• Расширение EDFA до L-диапазона: с растущим спросом на более широкую полосу пропускания EDFA расширяется от C-диапазона до L-диапазона, чтобы удовлетворить будущие требования волоконно-оптических систем связи.

• Широкоспектральные усилители комбинационного рассеяния высокой мощности: за счет увеличения мощности насоса рамановых усилителей и оптимизации их структурной конструкции можно добиться более широкой полосы усиления и более высокой выходной мощности.

• Сверхширокополосные усилители с плоским коэффициентом усиления: путем локального каскадирования плоского EDFA с помощью усилителей рамановского волокна можно достичь сверхширокополосного плоского усиления, удовлетворяя потребность в одновременном усилении нескольких каналов.

• Миниатюрные и интегрированные оптические усилители: с учетом требований к размеру устройств миниатюрные и интегрированные оптические усилители становятся направлением развития. В частности, в области полупроводниковых оптических усилителей интегрированная конструкция еще больше повысит гибкость и работоспособность систем оптической связи.

Диверсификация и технологический прогресс типов оптических усилителей будут продолжать стимулировать развитие сетей оптической связи, позволяя им играть большую роль в высокоскоростной, большой емкости, междугородной связи.