Come si potenzia un segnale in fibra ottica?

Ci sono principalmente due modi per migliorare o amplificare il segnale in fibra ottica. La prima tecnica è l'uso di un ripetitore che prima trasforma il segnale ottico in elettrico, poi amplifica il segnale elettrico e infine converte il segnale elettrico in ottico. Ma in questo processo la perdita è maggiore e si aggiungono rumori indesiderati nel segnale attuale.

Quindi il secondo approccio a questo problema è l'amplificatore ottico. Questi amplificatori ottici possono essere ulteriormente classificati in tre tipi. Amplificatore ottico a semiconduttore (SOA), amplificatori in fibra Doper (DFA), e amplificatore Raman.

In SOA, si usa un semiconduttore per fornire il mezzo di guadagno. Questi amplificatori hanno una struttura simile ai diodi laser FP, ma con elementi di design antiriflesso sulle facce finali. I design recenti includono rivestimenti antiriflesso e regioni di guida d'onda e finestra inclinate che possono ridurre la riflessione delle facce finali a meno dello 0,001%. Poiché questo crea una perdita di potenza dalla cavità che è maggiore del guadagno, impedisce all'amplificatore di agire come un laser.

DFAs sono amplificatori ottici che usano una fibra ottica drogata come mezzo di guadagno per amplificare un segnale ottico. Sono correlati ai laser a fibra. Il segnale da amplificare e un laser di pompa sono multiplexati nella fibra drogata, e il segnale è amplificato attraverso l'interazione con gli ioni droganti. L'esempio più comune è l'amplificatore in fibra drogata con erbio (EDFA), dove il nucleo di una fibra di silice è drogato con ioni di erbio trivalente e può essere pompato in modo efficiente con un laser a una lunghezza d'onda di 980 nm o 1.480 nm, e presenta un guadagno nella regione dei 1.550 nm.

In un amplificatore Raman, il segnale viene intensificato dall'amplificazione Raman. A differenza dell'EDFA e del SOA, l'effetto di amplificazione è ottenuto da un'interazione non lineare tra il segnale e un laser di pompa all'interno di una fibra ottica. Ci sono due tipi di amplificatori Raman: distribuiti e a blocchi. Un amplificatore Raman distribuito è quello in cui la fibra di trasmissione viene utilizzata come mezzo di guadagno multiplexando la lunghezza d'onda della pompa con la lunghezza d'onda del segnale, mentre un amplificatore Raman a blocchi utilizza una lunghezza di fibra dedicata e più corta per fornire l'amplificazione. Nel caso di un amplificatore Raman forfettario viene utilizzata una fibra altamente non lineare con un piccolo nucleo per aumentare l'interazione tra le lunghezze d'onda del segnale e della pompa e quindi ridurre la lunghezza della fibra richiesta.

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