Amplificador láser de distribución

Definición: Amplificador de fibra en un enlace de datos de fibra óptica, proceso de amplificación que se produce a través de una fibra de transmisión muy larga.

Para enlaces de fibra largos utilizados en la transmisión de datos a larga distancia, se necesitan uno o más amplificadores de fibra para garantizar una potencia de señal suficiente en el receptor y mantener una relación señal-ruido suficiente al tiempo que se garantiza una tasa de error de bits. En muchos casos, estos amplificadores son discretos y se implementan con unos pocos metros de fibra dopada con tierras raras, bombeados por un láser de diodo acoplado a fibra, a veces como parte del transmisor o justo delante del receptor, o en medio de la transmisión. fibra utilizada en alguna parte. También se puede utilizar un amplificador distribuido en la propia fibra de transmisión. La luz de la bomba generalmente se inyecta en el puerto del receptor o del transmisor, o se inyectan ambos puertos al mismo tiempo. Este amplificador distribuido puede lograr una ganancia general similar, pero la ganancia por unidad de longitud es mucho menor. Esto significa que puede mantener un nivel de potencia de señal razonable en presencia de pérdidas de transmisión, en lugar de aumentar la potencia en unos pocos decibeles.

Pros y contras:

Una ventaja de utilizar amplificadores distribuidos es la menor acumulación de ruido del amplificador en el enlace. Esto se debe principalmente a que la potencia de la señal se mantiene todo el tiempo y no en un grado muy bajo, como es el caso de los amplificadores discretos. La potencia máxima de la señal se puede reducir sin añadir ruido al amplificador. En realidad, esto reduce los efectos no lineales de la fibra potencialmente perjudiciales.

Una gran desventaja de los amplificadores distribuidos es la necesidad de una mayor potencia de bombeo. Esto se aplica a los amplificadores Raman y a los amplificadores dopados con tierras raras, que se analizan a continuación.

Las ventajas de los diferentes tipos de amplificadores dependen del sistema de transmisión y sus características. Por ejemplo, para sistemas basados ​​únicamente en solitones, los factores importantes a considerar son el rango de longitud de onda y el ancho de banda de la señal.

Amplificador láser distribuido

Los amplificadores de distribución se pueden implementar de dos formas diferentes. El primer método consiste en utilizar una fibra de transmisión que contenga algunos iones dopados de tierras raras, como los iones de erbio, pero la concentración de dopaje debe ser mucho menor que la de las fibras amplificadoras ordinarias. Aunque la fibra de sílice se utiliza comúnmente para las comunicaciones, su solubilidad en iones de tierras raras es muy baja y un bajo dopaje puede evitar los efectos de extinción. Sin embargo, dado que la fibra óptica de transmisión también tiene otras limitaciones, es difícil optimizar la fibra óptica para que tenga un ancho de banda de ganancia grande. En particular, cualquier dopaje aumentará las pérdidas de transmisión, lo que no es un problema grave en amplificadores discretos cortos.

Dado que la luz de la bomba del amplificador distribuido también necesita transmitirse a larga distancia, experimentará una pérdida de transmisión. Si la longitud de onda de la bomba es mucho menor que la longitud de onda de la señal, la pérdida es incluso mayor que la de la señal luminosa. Por lo tanto, los amplificadores dopados con erbio de distribución larga necesitan utilizar una luz de bombeo de 1,45 micrones en lugar de la luz de 980 nm comúnmente utilizada. Esto, a su vez, impondrá más restricciones a la forma espectral de la ganancia del amplificador. Incluso con longitudes de onda de bomba largas, el requisito de potencia de la bomba es mayor debido a las pérdidas de la bomba en comparación con los amplificadores de fibra discretos.

Amplificador Raman distribuido

Otro tipo de amplificador distribuido es el amplificador Raman, que no requiere dopaje con tierras raras. En cambio, utiliza dispersión Raman estimulada para lograr el proceso de amplificación. Asimismo, las fibras de transmisión son difíciles de optimizar para los procesos de amplificación Raman porque las pérdidas de transmisión deben ser bajas y la luz de la bomba también experimenta pérdidas de transmisión. Por lo tanto, se requiere una potencia de bomba muy alta.

El espectro de ganancia de una fuente de bomba depende de la composición química del núcleo de fibra. Se puede lograr un espectro de ganancia más amplio sintonizado combinando diferentes longitudes de onda de bomba.