Powszechny typwzmacniacz optycznystosowany w komunikacji optycznej
Gdy sygnały optyczne są przesyłane światłowodami, wraz ze wzrostem odległości, stopniowo słabną, a nawet powodują zakłócenia w komunikacji… Do czasu pojawienia się wzmacniaczy optycznych, pełnią one funkcję „stacji benzynowej”, uzupełniając energię sygnałów optycznych, aby mogły one płynnie przesyłać dane do celu. W tym numerze przedstawimy Państwu popularny wzmacniacz optyczny w komunikacji optycznej –wzmacniacz światłowodowy domieszkowany erbem(Wzmacniacz optyczny EDFA).
Wzmacniacz światłowodowy domieszkowany erbem, jak sama nazwa wskazuje: erb (Er), pierwiastek ziem rzadkich, jest wbudowany we włókno kwarcowe. Gdy wejściowy sygnał optyczny przechodzi przez włókno domieszkowane erbem, trójwartościowe jony erbu (Er³⁺) absorbują energię światła pompującego i przechodzą na wyższy poziom energetyczny. Liczba cząstek w stanie wzbudzonym ulega inwersji. Pod wpływem indukcji wejściowego światła sygnałowego jony ziem rzadkich w stanie wzbudzonym ulegają emisjom wymuszonym i uwalniają fotony o tej samej częstotliwości co światło sygnałowe, uzyskując w ten sposób wzmocnienie optyczne.
Składniki tworząceWzmacniacz optyczny EDFAZazwyczaj obejmują one sprzęgacze optyczne (często wykorzystujące multipleksery z podziałem długości fali WDM), izolatory optyczne, światłowody domieszkowane erbem, filtry i źródła pompujące. Wśród nich sprzęgacz optyczny inteligentnie łączy światło wejściowe ze światłem pompującym, aby zapewnić precyzyjne wprowadzenie sygnału do światłowodu domieszkowanego erbem; rolą izolatora optycznego jest tłumienie zbędnego odbicia światła w torze optycznym, zapobiegając powstawaniu niepotrzebnych sygnałów interferencyjnych, zapewniając jednokierunkową transmisję sygnału; filtr optyczny usuwa niepożądany szum, aby poprawić stosunek sygnału do szumu i zapewnić przejrzystość transmisji informacji.
Obecnie naukowcy opracowują dwupasmowe wzmacniacze światłowodowe (DBFA) i wzmacniacze ultraszerokopasmowe (UWOA), dążąc do rozszerzenia pasma wzmocnienia na całe pasmo częstotliwości zwielokrotniania z podziałem długości fali (WDM). Niedawno wspólny zespół badawczy z europejskich instytutów badawczych opracował parametryczny wzmacniacz fali bieżącej oparty na chipach fotonicznych. Dzięki kompaktowej konstrukcji osiąga on ultraszerokopasmowe wzmocnienie sygnału o szerokości pasma 140 nm (trzykrotnie większej niż w przypadku tradycyjnych wzmacniaczy EDFA), a jego objętość została zredukowana do centymetra, zapewniając ultraszybkie wsparcie dla centrów danych i obliczeń AI. Te „superwzmacniacze” będą obsługiwać transmisję ponad stu długości fal na włókno, kładąc podwaliny pod komunikację holograficzną, inteligentne fabryki i inne zastosowania w erze 6G.
Czas publikacji: 03-02-2026