Bộ khuếch đại quang học đã cách mạng hóa truyền thông sợi quang đường dài
Trong các tình huống trong đó vấn đề chính là mất mát, bộ khuếch đại quang thực sự có thể được sử dụng để khuếch đại tín hiệu mà không cần chuyển đổi sang miền điện. Bộ khuếch đại quang học như vậy đã thực sự cách mạng hóa thông tin sợi quang đường dài.
Mục đích của bộ khuếch đại quang là khôi phục mức công suất tín hiệu, giảm do tổn thất trong quá trình truyền, mà không có bất kỳ chuyển đổi quang thành điện. Hầu hết các bộ khuếch đại quang khuếch đại ánh sáng tới thông qua phát xạ kích thích, cơ chế tương tự được sử dụng trong laser, nhưng không có cơ chế phản hồi. thành phần chính là độ lợi quang học được thực hiện thông qua bơm khuếch đại (điện hoặc quang) để đạt được sự đảo ngược dân số. Nói chung, độ lợi quang học không chỉ là một hàm của tần số, mà còn là một hàm của cường độ chùm tia cục bộ. Hình dưới đây cho thấy nguyên lý của bộ khuếch đại quang.
So với các bộ tái tạo điện tử, bộ khuếch đại quang không cần bất kỳ mạch điện tử tốc độ cao nào, trong suốt với tốc độ và định dạng bit và quan trọng nhất là có thể khuếch đại đồng thời nhiều tín hiệu quang ở các bước sóng khác nhau. Do đó, sự phát triển của chúng đã mở ra sự tăng trưởng vượt bậc của công suất truyền thông bằng cách sử dụng Ghép kênh phân chia bước sóng (WDM) trong đó nhiều bước sóng mang tín hiệu độc lập được truyền qua cùng một sợi quang chế độ đơn, từ đó nhân lên khả năng của liên kết. Không giống như các bộ tái tạo điện tử, bộ khuếch đại WDM không bù cho sự phân tán tích lũy trong liên kết và nó cũng thêm nhiễu vào đơn âm.
Bộ khuếch đại quang có tác động lớn đến hệ thống truyền dẫn cáp quang. Chúng có thể bù cho việc mất các đường truyền cáp quang, do đó làm giảm số lượng bộ lặp điện. Một lợi thế kinh tế lớn là khả năng khuếch đại đồng thời một số tín hiệu WDM. Trong một đường truyền dài (thể hiện trong hình bên dưới), các bộ khuếch đại quang, được biểu thị bằng các hình tam giác đặc, được sử dụng làm bộ khuếch đại tăng áp tại máy phát, bộ khuếch đại trong dòng và bộ khuếch đại trước tại máy thu. Bộ khuếch đại trong dòng được gọi là bộ lặp 1R. Thông thường, bộ lặp 1R được chèn sau mỗi 80 - 100 km trong các hệ thống truyền tải đường dài. Một EDFA được sử dụng phổ biến nhất cho bộ khuếch đại trong dải Thông thường (băng tần C) của vùng phổ 1530-1565nm. Điều này là do sự chuyển đổi từ trạng thái siêu bền sang trạng thái cơ bản của EDFA rơi vào băng tần C. Nhấp để biết chi tiết sản phẩm của EDFA băng tần C. Mỗi lần tín hiệu đi qua bộ khuếch đại quang, nhiễu của bộ khuếch đại được tích lũy, dẫn đến suy giảm Tỷ lệ nhiễu tín hiệu (SNR). Do đó, sau một vài lần lặp của bộ lặp 1R, tín hiệu quang được tái tạo bởi bộ lặp 3R điện có ba chức năng định hình lại, định hình lại và tái tạo.
Một số loại bộ khuếch đại quang đã được giới thiệu cho đến nay: Bộ khuếch đại quang bán dẫn (SOA), Bộ khuếch đại sợi Raman (RFA), bộ khuếch đại sợi pha tạp đất hiếm (EDFA pha tạp Erbium hoạt động ở bước sóng 1500nm và FDFA pha tạp Praseodymium ) và Bộ khuếch đại tham số quang (OPA). Các dải khuếch đại chính của EDFA là băng C (1535-1565nm) và băng L (1570-1610nm); tuy nhiên, đã có báo cáo về việc mở rộng phạm vi hoạt động của EDFA sang băng tần S (1460-1530nm). Mặt khác, RFA có thể được tạo ra để hoạt động trong bất kỳ băng tần nào. SOA có khả năng hoạt động trong các băng tần khác nhau có sẵn. OPA sử dụng phi tuyến để khuếch đại tín hiệu và có thể được thực hiện để hoạt động trong bất kỳ băng tần nào.
Ngày nay, hầu hết các hệ thống truyền thông cáp quang đều sử dụng EDFA do lợi thế của chúng về băng thông, công suất cao và đặc tính nhiễu. RFA và SOA cũng đang trở nên quan trọng trong nhiều ứng dụng. Công trình trên OPA đã chỉ ra rằng có thể đạt được khuếch đại băng thông rộng với các số liệu có độ nhiễu rất thấp.
