Optička pojačala revolucionarala su svjetlovodnu optičku komunikaciju na velike daljine
U situacijama u kojima je osnovni problem gubitak, optička pojačala se doista mogu koristiti za pojačavanje signala bez pretvaranja u električnu domenu. Takvi optički pojačivači doista su izvršili revoluciju svjetlovodnih komunikacija na velike daljine.
Svrha optičkog pojačala je vratiti razinu snage signala, smanjenu zbog gubitaka tijekom širenja, bez ikakve optičke u električnu pretvorbu. Većina optičkih pojačala pojačava upadnu svjetlost kroz stimuliranu emisiju, isti mehanizam koji se koristi u laserima, ali bez mehanizma povratnih informacija. glavni sastojak je optički dobitak ostvaren pomoću pumpe pojačala (električnog ili optičkog) radi postizanja inverzije populacije. optički dobitak, općenito govoreći, nije samo funkcija frekvencije, već i funkcija lokalnog intenziteta snopa. Na slici ispod prikazan je princip optičkog pojačala.
U usporedbi s elektronskim regeneratorima, optičkim pojačalima ne treba brzi elektronički krug, prozirni su za brzinu prijenosa i format i, što je najvažnije, mogu pojačati više optičkih signala na različitim valnim duljinama istovremeno. Dakle, njihov razvoj je doveo do ogromnog rasta komunikacijskog kapaciteta pomoću umnožavanja valovitih duljina (WDM) u kojem se više valnih duljina koje nose neovisne signale širi kroz isto jednosmjerno vlakno i na taj način povećava kapacitet veze. Za razliku od elektronskih regeneratora, WDM pojačalo ne kompenzira disperziju nakupljenu u vezi i također dodaje buku optičkom singalu.
Optička pojačala imaju veliki utjecaj na sustave prijenosa optičkih vlakana. Oni mogu nadoknaditi gubitak dalekovoda od optičkih vlakana, smanjujući na taj način broj električnih repetitora. Glavna ekonomska prednost je mogućnost istodobnog pojačavanja više WDM signala. U dalekovodu duge pruge (prikazan na slici dolje), optička pojačala, označena čvrstim trokutima, koriste se kao pojačala na predajniku, linijska pojačala i predpojačala na prijemniku. Linearno pojačalo naziva se 1R repetitor. Tipično se 1R repetitor ubacuje na svakih 80-100 km u prijenosnim sustavima dugog puta. EDFA se najčešće koristi za pojačalo u konvencionalnom pojasu (C-opseg) spektralne regije 1530-1565 nm. To je zato što prijelaz iz metastabilnog stanja u osnovno stanje EDFA pada u C-pojas. Kliknite za detalje o proizvodu C-opsega EDFA . Svaki put kada signal prođe kroz optičko pojačalo, buka pojačala se akumulira, što rezultira degradacijom odnosa signala i šuma (SNR). Zbog toga, nakon nekoliko prolaza 1R ponavljača, optički signal regenerira se električnim 3R repetitorem koji ima tri funkcije preoblikovanja, preuređivanja i regeneracije.
Do sada je uvedeno nekoliko vrsta optičkih pojačala: poluvodičko optičko pojačalo (SOA), Ramanovo vlakno pojačalo (RFA), pojačalo vlakna dozirano rijetkom zemljom (Erbium-doped EDFA koji radi na 1500 nm i praseodimij-doped FDFA koji radi na 1300 nm ), te optičko parametrijsko pojačalo (OPA). Primarne pojačavajuće pojaseve EDFA su C-opseg (1535-1565 nm) i L-opseg (1570-1610 nm); međutim, objavljena su izvješća o proširenju radnog raspona EDFA na S-opseg (1460-1530 nm). S druge strane, RFA-i se mogu učiniti u bilo kojem opsegu. Dostupni su SOA-i koji mogu raditi u različitim bendovima. OPA-i koriste nelinearnost za pojačavanje signala i mogu se aktivirati u bilo kojem opsegu.
Danas većina komunikacijskih sustava s optičkim vlaknima koristi EDFA zbog njihovih prednosti u pogledu propusnosti, velikih izlaznih snaga i karakteristika buke. RFA i SOA također postaju važni u mnogim aplikacijama. Rad na OPA-ima pokazao je da je moguće postići širokopojasno pojačanje s vrlo malo buke.
