Усилители оптических сигналов в оптическом кабеле
Оптические усилители обеспечивают внутреннее усиление оптического сигнала без его преобразования в электрическую форму. Они используют принцип индуцированного излучения, аналогично лазерам. Усилители оснащаются плоским резонатором с зеркальными полупрозрачными стенками. Они обеспечивают высокий коэффициент усиления (до25 дБ) в очень узком (1,5 ГГц), но широко перестраиваемом (800 ГГц) спектральном диапазоне. Кроме этого, эти устройства не чувствительны к поляризации сигнала и характеризуются сильным подавлением боковых составляющих. Активной средой усилителя является одномодовое волокно, сердцевина которого легируется примесями редкоземельных элементов с целью создания трехуровневой атомной системы, рис. 4.16. Лазер накачки возбуждает электронную подсистему примесных атомов. В результате чего электроны с основного состояния (уровень А) переходят в возбужденное состояние (уровень В). Далее происходит релаксация электронов с уровня В на промежуточный уровень С. Когда заселенность уровня С становится достаточно высокой, так что образуется инверсная заселенность уровней А и С, то такая система способна индуцировано усиливать входной оптический сигнал в определенном диапазоне длин волн. Если же входной сигнал не нулевой, то происходит спонтанное излучение возбужденных атомов примесей, приводящее к шуму. Среди преимуществ оптических усилителей EDFA (Erbium Doped Fibre Amplifier) - их универсальность. Они используются в различных структурах, совмещающих разнородные аналоговые или цифровые каналы передачи. Они не испытывают зависимости от скорости передачи данных. К достоинствам относятся ровные характеристики усиления во всем диапазоне частот, поэтому усилители могут использоваться на больших расстояниях. Оптические усилители обеспечивают необходимый уровень усиления без потери качества сигнала, а любые колебания длины волн быстро подавляются. Самое широкое применение в оптических сетях кабельного телевидения нашли предварительные усилители, бустерные усилители, линейные усилители мощности.