Passzív optikai erősítők: EDFA, SOA és RFA
Mivel az optikai jelek egy optikai szálon keresztülhaladnak, akkor ezek gyengülnek. Hosszú távú alkalmazásoknál a jelet arra a pontra gyengítik, ahol újraerősítésre van szükség. Hagyományosan egy ismétlőnek nevezett eszköz hajtotta végre ezt az újraerősítést.
Az ismétlő alapvetően egy csomagot tartalmazó vevő és adó. A vevő a bejövő optikai energiát elektromos energiává alakítja. A vevő elektromos kimenete az adó elektromos bemenetét vezérli. Az adó optikai kimenete az optikai bemeneti jel és a zaj erősített változatát képviseli.
A ma elérhető technológia kiküszöböli az ismétlők szükségességét. Passzív optikai erősítőket használnak az ismétlők helyett. A passzív optikai erősítő közvetlenül tovább erősíti a jelet optikai-elektromos és elektromos-optikai átalakítás nélkül. Számos különféle optikai erősítő létezik, amelyekkel az optikai jelet passzív módon erősítik: Erbium dublett szálerősítő (EDFA), félvezető optikai erősítő (SOA) és Raman szálas erősítő (RFA), amelyek mindegyike lézeres pumpálásnak nevezett technikát alkalmaz.
EDFA
Az EDFA erősítőt általában nagyon hosszú szálvezetékekhez, például a tenger alatti kábelezéshez használják. Az EDFA-k olyan szálat használnak, amelyet erbiummal kezeltek vagy „adalékoltak”, és ezt használják amplifikációs közegként. A szivattyú lézerek az erősíteni kívánt hullámhossz alatti hullámhosszon működnek. A adalékolt szálat a lézerszivattyú energiával látja el. Amint az optikai jelet ezen adalékolt szálon továbbítják, az erbium atomok továbbítják energiájukat a jelhez, ezáltal növelik a jel energiáját vagy erõsségét az áthaladás során. Ezzel a technikával szokás, hogy a jel akár 50-szer vagy 17dB-nél erősebb legyen az EDFA-ból, mint amikor belépett.
Íme egy példa egy EDFA-ra. Az EDFA-k sorban is felhasználhatók a jel erősítésének további növelésére. Két sorban használt EDFA növeli a bemeneti jelet, akár 34dB-ig.
SOA
A SOA erősítő az EDFA-hoz hasonló technikát alkalmaz, de az optikai szál doppingozása nélkül. Ellentétben az EDFA-val, amelyet egy lézerszivattyú táplál, az SOA-t elektromos áram biztosítja. A SOA-k optikai hullámvezetőt és egy közvetlen sávszélességű félvezetőt használnak, amely alapvetően Fabry-Pérot lézer, hogy fényenergiát adjanak a jelbe, amint az az alábbi ábrán látható. Ez a technika azonban nem biztosítja azt a nagy amplifikációt, amelyet az EDFA-k tesznek. A SOA-kat általában rövidebb szálkapcsolatokban, például a Metropolitan Area Networks (MAN) hálózatban használják.
A SOA-k egyik problémája az, hogy a nyereséget nagyon nehéz ellenőrizni. Félvezető technika és egy hullámvezető alkalmazásával a jel egy másik hullámhosszon kimerítheti a jel erősítését. Ez bevezetheti a keresztmetszetet a csatornák között azáltal, hogy lehetővé teszi a jel egy hullámhosszon a másik modulálását.
RFA
Az RFA erősítő Raman amplifikációnak nevezett technikát alkalmaz, amely szivattyú lézereket használ arra, hogy energiát adjon az erősítés jeléhez. Az EDFA-kkal ellentétben azonban ez a technika nem adalékolt szálat használ, csak nagy teljesítményű szivattyúzó lézert, amint az az alábbi ábrán látható. A lézer a jel kívánt hullámhossza alatt 60–100 nm hullámhosszon működik. A lézerjelet és az átvitt jel fotonjait összekapcsoljuk, ezáltal növelve a jel erősségét. Az RFA-k nem annyira amplifikálódnak, mint az EDFA-k, de előnyeik, hogy sokkal kevesebb zajt generálnak. Tekintse meg a termék részleteit itt: Raman erősítő
Ezeket az optikai erősítőket kombinálhatjuk erősítési jellemzőik kihasználása érdekében. Bizonyos esetekben az RFA-kat és az EDFA-kat a hosszú távú szálkapcsolatokban kombinálják a magas amplifikáció és a csökkentett zajszint biztosítása érdekében.
Összefoglalva: minden amplifikációs technika előnyeivel és hátrányaival rendelkezik. Ne felejtse el szem előtt tartani azt az erősítést, amelyben az erősítőt használják. Például, ha egy jel erősítésére volt szükség, de zaj volt probléma, akkor valószínűleg az RFA erősítő lenne a legjobb választás. Ha a jelet csak kismértékben kell erősíteni, akkor a SOA erősítő lehet a legjobb.
Ezen erősítési módszerek mindegyikének van egy nagy előnye: az optikai erősítők egyidejűleg erősítik az összes szálaken lévő jelet. Így lehetséges egyidejűleg több hullámhossz erősítése (pl. A DWDM EDFA egy olyan WDM erősítő, amely több hullámhossz erősítésére szolgál a DWDM rendszerekben). Fontos azonban szem előtt tartani, hogy az energiaszintet gondosan ellenőrizni kell, mivel az erősítők telítettek lehetnek, és így hibás működést okozhatnak.
