광섬유 통신 분야의 광 증폭기
An 광 증폭기광 신호를 증폭하는 장치입니다. 광섬유 통신 분야에서 주로 다음과 같은 역할을 합니다. 1. 광 출력 강화 및 증폭. 광 증폭기를 광 송신기 전단에 배치하여 광섬유로 들어오는 광 출력을 높일 수 있습니다. 2. 온라인 릴레이 증폭으로 광섬유 통신 시스템에서 기존 리피터를 대체합니다. 3. 전치 증폭: 수신단의 광 검출기 앞에서 약한 광 신호를 전치 증폭하여 수신 감도를 향상시킵니다.
현재 광섬유 통신에 사용되는 광 증폭기는 주로 다음과 같은 유형이 있습니다. 1. 반도체 광 증폭기(SOA 광 증폭기)/반도체 레이저 증폭기(SLA 광 증폭기); 2. 베이트 도핑 광섬유 증폭기와 같은 희토류 도핑 광섬유 증폭기(EDFA 광 증폭기), 등 3. 비선형 광섬유 증폭기, 예를 들어 광섬유 라만 증폭기 등. 다음은 각각에 대한 간략한 소개입니다.
1. 반도체 광 증폭기: 다양한 응용 조건과 단면 반사율에 따라 반도체 레이저는 다양한 유형의 반도체 광 증폭기를 생성할 수 있습니다. 반도체 레이저의 구동 전류가 임계값보다 낮으면, 즉 레이저가 생성되지 않으면, 한쪽 끝으로 광 신호가 입력됩니다. 이 광 신호의 주파수가 레이저의 스펙트럼 중심 근처에 있으면 증폭되어 다른 쪽 끝에서 출력됩니다. 이러한 종류의반도체 광 증폭기패브리-페롭형 광 증폭기(FP-SLA)라고 합니다. 레이저가 임계값 이상으로 바이어스되면 한쪽 끝에서 약한 단일 모드 광 신호가 입력되고, 이 광 신호의 주파수가 이 다중 모드 레이저의 스펙트럼 내에 있는 한 광 신호는 증폭되어 특정 모드로 고정됩니다. 이러한 종류의 광 증폭기는 주입 잠금형 증폭기(IL-SLA)라고 합니다. 반도체 레이저의 양단이 거울로 코팅되거나 반사 방지 필름 층으로 증착되어 방사율이 매우 작아 패브리-페롭 공진 공동을 형성할 수 없는 경우, 광 신호가 활성 도파관 층을 통과할 때 이동하면서 증폭됩니다. 따라서 이러한 유형의 광 증폭기를 진행파형 광 증폭기(TW-SLA)라고 하며, 그 구조는 다음 그림과 같습니다. 진행파형 광증폭기의 대역폭은 패브리-페로형 증폭기보다 10배나 크고, 3dB 대역폭이 10THz에 달할 수 있어 다양한 주파수의 광신호를 증폭할 수 있어 매우 유망한 광증폭기입니다.
2. 베이트 도핑 광섬유 증폭기: 세 부분으로 구성됩니다. 첫 번째는 수 미터에서 수십 미터 길이의 도핑 광섬유입니다. 이러한 불순물은 주로 레이저 활성화 물질을 형성하는 희토류 이온입니다. 두 번째는 레이저 펌프 소스로, 도핑된 희토류 이온을 여기시켜 광 증폭을 달성하기에 적합한 파장의 에너지를 제공합니다. 세 번째는 커플러로, 펌프 광과 신호 광이 도핑된 광섬유 활성화 물질에 결합되도록 합니다. 광섬유 증폭기의 작동 원리는 고체 레이저와 매우 유사합니다. 레이저 활성화 물질 내에서 역전된 입자 수 분포 상태를 유발하고 유도 복사를 생성합니다. 안정적인 입자 수 반전 분포 상태를 생성하려면 두 개 이상의 에너지 준위가 광학 전이에 관여해야 하며, 일반적으로 3준위 및 4준위 시스템과 펌프 소스에서 지속적으로 에너지를 공급해야 합니다. 에너지를 효과적으로 공급하려면 펌프 광자의 파장이 레이저 광자의 파장보다 짧아야 합니다. 즉, 펌프 광자의 에너지가 레이저 광자의 에너지보다 커야 합니다. 또한, 공진 공동은 양의 되먹임을 형성하여 레이저 증폭기를 형성할 수 있습니다.
3. 비선형 광섬유 증폭기: 비선형 광섬유 증폭기와 에르븀 광섬유 증폭기는 모두 광섬유 증폭기 범주에 속합니다. 그러나 전자는 석영 광섬유의 비선형 효과를 이용하는 반면, 후자는 에르븀이 첨가된 석영 광섬유를 사용하여 능동 매질에 작용합니다. 일반적인 석영 광섬유는 적절한 파장의 강한 펌프 광의 작용으로 유도 라만 산란(SRS), 유도 브릴루앙 산란(SBS), 4파 혼합 효과와 같은 강력한 비선형 효과를 생성합니다. 신호가 펌프 광과 함께 광섬유를 따라 전송되면 신호광이 증폭될 수 있습니다. 따라서 이들은 광섬유 라만 증폭기(FRA), 브릴루앙 증폭기(FBA), 그리고 파라메트릭 증폭기를 형성하며, 이들은 모두 분산형 광섬유 증폭기입니다.
요약: 모든 광 증폭기의 공통적인 개발 방향은 높은 이득, 높은 출력 전력, 낮은 잡음 지수입니다.
게시 시간: 2025년 5월 8일