광섬유 통신 분야의 광 증폭기
An 광 증폭기광 증폭기는 광 신호를 증폭하는 장치입니다. 광섬유 통신 분야에서 주로 다음과 같은 역할을 수행합니다. 1. 광 출력 증강 및 증폭: 광 송신기의 전단에 광 증폭기를 배치하여 광섬유로 입력되는 광 출력을 증가시킬 수 있습니다. 2. 온라인 중계 증폭: 광섬유 통신 시스템에서 기존 중계기를 대체합니다. 3. 사전 증폭: 수신단의 광 검출기 전에 약한 광 신호를 사전 증폭하여 수신 감도를 향상시킵니다.
현재 광섬유 통신에 사용되는 광 증폭기는 주로 다음과 같은 유형을 포함합니다. 1. 반도체 광 증폭기 (SOA 광 증폭기1. 반도체 레이저 증폭기(SLA 광 증폭기); 2. 희토류 도핑 광섬유 증폭기(예: 베이트 도핑 광섬유 증폭기)EDFA 광 증폭기), 등. 3. 광섬유 라만 증폭기 등과 같은 비선형 광섬유 증폭기. 다음은 각각에 대한 간략한 소개입니다.
1. 반도체 광 증폭기: 다양한 적용 조건과 단면 반사율에 따라 반도체 레이저는 여러 종류의 반도체 광 증폭기를 생성할 수 있습니다. 반도체 레이저의 구동 전류가 임계값보다 낮아 레이저가 발생하지 않을 때, 광 신호가 한쪽 끝에 입력됩니다. 이 광 신호의 주파수가 레이저의 스펙트럼 중심 주파수에 가까우면 증폭되어 다른 쪽 끝으로 출력됩니다. 이러한 종류의 광 증폭기가 있습니다.반도체 광 증폭기패브리-페로프형 광 증폭기(FP-SLA)라고 불리는 것이 있습니다. 레이저에 문턱 전압 이상으로 바이어스를 가하면, 한쪽 끝에서 입력되는 약한 단일 모드 광 신호가 다중 모드 레이저의 스펙트럼 범위 내에 있는 한 증폭되어 특정 모드에 고정됩니다. 이러한 종류의 광 증폭기를 주입 잠금형 증폭기(IL-SLA)라고 합니다. 반도체 레이저의 양쪽 끝에 미러 코팅이나 반사 방지 필름을 증착하여 방사율을 매우 작게 만들고 패브리-페로프 공진기를 형성할 수 없게 하면, 광 신호가 활성 도파관 층을 통과할 때 진행하면서 증폭됩니다. 따라서 이러한 종류의 광 증폭기를 진행파형 광 증폭기(TW-SLA)라고 하며, 그 구조는 다음 그림과 같습니다. 진행파형 광 증폭기는 대역폭이 패브리-페로형 증폭기보다 세 자릿수 이상 크고, 3dB 대역폭이 10THz에 달할 수 있어 다양한 주파수의 광 신호를 증폭할 수 있으므로 매우 유망한 광 증폭기입니다.
2. 도핑된 광섬유 증폭기: 이 증폭기는 세 부분으로 구성됩니다. 첫 번째는 길이가 수 미터에서 수십 미터에 이르는 도핑된 광섬유입니다. 이 광섬유에는 주로 희토류 이온이 불순물로 포함되어 있으며, 이는 레이저 활성화 물질을 형성합니다. 두 번째는 레이저 펌프 소스로, 도핑된 희토류 이온을 여기시켜 빛을 증폭하는 데 필요한 적절한 파장의 에너지를 제공합니다. 세 번째는 커플러로, 펌프광과 신호광을 도핑된 광섬유 활성화 물질에 결합시켜 줍니다. 광섬유 증폭기의 작동 원리는 고체 레이저와 매우 유사합니다. 레이저 활성화 물질 내에서 입자 수 분포의 반전 상태를 유도하고 유도 복사를 발생시킵니다. 안정적인 입자 수 반전 분포 상태를 생성하기 위해서는 광학 전이에 두 개 이상의 에너지 준위, 일반적으로 3준위 및 4준위 시스템이 관여해야 하며, 펌프 소스로부터 지속적인 에너지 공급이 필요합니다. 에너지를 효과적으로 전달하기 위해서는 펌프 광자의 파장이 레이저 광자의 파장보다 짧아야 하며, 즉 펌프 광자의 에너지가 레이저 광자의 에너지보다 커야 합니다. 또한, 공진 공동은 양의 피드백을 형성하므로 레이저 증폭기를 만들 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 도핑된 석영 광섬유를 활성 매질로 사용합니다. 일반적인 석영 광섬유는 적절한 파장의 강한 펌프광을 조사하면 유도 라만 산란(SRS), 유도 브릴루인 산란(SBS), 4파 혼합 효과와 같은 강력한 비선형 효과를 나타냅니다. 신호가 펌프광과 함께 광섬유를 따라 전송될 때 신호광이 증폭됩니다. 따라서 이들은 광섬유 라만 증폭기(FRA), 브릴루인 증폭기(FBA), 파라메트릭 증폭기 등을 형성하며, 이들은 모두 분산형 광섬유 증폭기의 한 종류입니다.
요약: 모든 광 증폭기의 공통적인 개발 방향은 높은 이득, 높은 출력, 그리고 낮은 잡음 지수입니다.
게시 시간: 2025년 5월 8일