Pasivna optička pojačala: EDFA, SOA i RFA
Kako optički signali putuju kroz optička vlakna, oni su prigušeni. U dugotrajnim primjenama signal je prigušen do točke u kojoj je potrebno ponovno pojačanje. Tradicionalno, uređaj koji se obično naziva repetitor izvršio je ovo ponovno pojačanje.
Ponavljač je u osnovi prijamnik i odašiljač, kombinirani u jednom paketu. Prijemnik pretvara dolaznu optičku energiju u električnu. Električni izlaz prijemnika pokreće električni ulaz odašiljača. Optički izlaz odašiljača predstavlja pojačanu verziju optičkog ulaznog signala plus šum.
Danas dostupna tehnologija eliminira potrebu za repetitorima. Pasivna optička pojačala sada se koriste umjesto ponavljača. Pasivno optičko pojačalo pojačava signal izravno bez potrebe za optičkom-električnom i električno-optičkom pretvorbom. Postoji nekoliko različitih optičkih pojačala s kojima se pasivno pojačava optički signal: Erbium Doped Fiber Amplifier (EDFA), Semiconductor Optical Amplifier (SOA) i Raman Fiber Amplifier (RFA), a svi oni koriste tehniku koja se naziva lasersko pumpanje.
EDFA
EDFA pojačalo se obično koristi za vrlo dugačke veze s vlaknima, poput podmorskog kabela. EDFA koriste vlakna koja su tretirana ili "dopirana" erbijem i to se koristi kao medij za pojačavanje. Laseri za pumpe djeluju na valnoj duljini ispod valne duljine koju treba pojačati. Dozirno vlakno napaja se laserskom crpkom. Dok se optički signal prolazi kroz ovo dopirano vlakno, atomi erbija prenose svoju energiju na signal i na taj način povećavaju energiju ili snagu signala dok prolazi. Ovom tehnikom uobičajeno je da signal bude do 50 puta ili 17dB jači napuštajući EDFA nego što je bio kad je ušao.
Evo primjera EDFA. EDFA-i se također mogu koristiti u seriji za dodatno povećanje pojačanja signala. Dva EDFA-a koja se koriste u seriji mogu povećati ulazni signal čak 34dB.
SOA
SOA pojačalo koristi tehniku sličnu onoj u EDFA, ali bez dopiranja optičkih vlakana. Za razliku od EDFA, koji se napaja laserskom pumpom, SOA se napaja električnom strujom. SOA-i koriste optički valovod i poluvodič s direktnim pojasevima koji je u osnovi Fabry-Pero laser za ubrizgavanje svjetlosne energije u signal, kao što je prikazano na donjoj slici. Ova tehnika, međutim, ne nudi veliko pojačanje koje rade EDFA-i. SOA-i se obično koriste u kraćim vlaknima kao što su Metropolitan Area Networks (MAN-ovi).
Jedan od problema sa SOA-om je taj što je dobitak vrlo teško kontrolirati. Pomoću tehnike poluvodiča i valovoda signal može oštetiti pojačanje signala druge valne duljine. Ovo može uvesti preslušavanje među kanale dopuštajući signal na jednoj valnoj duljini da modulira drugi.
RFA
RFA pojačalo koristi tehniku nazvanu Ramanovo pojačanje koja je metoda koja koristi pumpe lasera za doniranje energije za pojačavanje signala. Međutim, za razliku od EDFA-e, ova tehnika ne koristi dopirana vlakna, već samo snažni pumpni laser, kao što je prikazano na donjoj slici. Laser se koristi na valnim duljinama od 60 nm do 100 nm ispod željene valne duljine signala. Energija laserskog signala i fotoni prenesenog signala su spojeni, što povećava snagu signala. RFA se ne pojačavaju toliko kao EDFA, ali imaju prednost u tome što stvaraju mnogo manje buke. Pojedinosti o proizvodu pogledajte ovdje: Raman pojačalo
Ova optička pojačala mogu se kombinirati kako bi se iskoristile njihove karakteristike pojačanja. U nekim slučajevima, RFA i EDFA kombiniraju se u vezama s dugim vlaknima kako bi se osiguralo veliko pojačanje i smanjena razina buke.
Ukratko, svaka tehnika pojačanja ima prednosti i nedostatke. Ne zaboravite imati na umu pojačalo kojim se pojačalo koristi. Na primjer, ako je signal trebao pojačavati, ali buka je problem, RFA pojačalo bi najvjerojatnije bio najbolji izbor. Ako je signal trebao pojačati samo malom količinom, SOA pojačalo je možda najbolje.
Sve ove metode pojačanja imaju jednu veliku prednost: optička pojačala istovremeno će pojačati sve signale na vlaknu. Dakle, moguće je istovremeno pojačati više valnih duljina (npr. DWDM EDFA je vrsta WDM pojačala koje se koristi za pojačavanje više valnih duljina u DWDM sustavima). No, važno je imati na umu da se razine snage moraju pažljivo nadzirati jer pojačala mogu postati zasićena, što uzrokuje nepravilan rad.
