مضخمات بصرية سلبية: EDFA و SOA و RFA
عندما تنتقل الإشارات الضوئية عبر الألياف الضوئية ، يتم تخفيفها. في التطبيقات ذات المسافات الطويلة ، يتم تخفيف الإشارة إلى النقطة التي تتطلب إعادة التضخيم. تقليديا ، جهاز يشار إليه عادة باسم مكرر أنجز إعادة التضخيم هذه.
المكرر هو في الأساس مستقبل وجهاز إرسال مدمجين في حزمة واحدة. يحول المستقبل الطاقة الضوئية الواردة إلى طاقة كهربائية. الإخراج الكهربائي من المتلقي يدفع المدخلات الكهربائية من جهاز الإرسال. يمثل الإخراج البصري للمرسل نسخة مضخمة من إشارة الدخل البصرية بالإضافة إلى الضوضاء.
التكنولوجيا المتاحة اليوم يلغي الحاجة إلى الراسبين. يتم الآن استخدام مضخمات بصرية سلبية بدلاً من المكررات. يضخّم مضخم بصري سلبي الإشارة مباشرةً دون الحاجة إلى تحويل بصري إلى كهربائي وتحويل كهربائي إلى بصري. توجد عدة مضخمات بصرية مختلفة لتضخيم الإشارة الضوئية بشكل سلبي: مضخم ألياف الإربيوم Doped (EDFA) ، مضخم بصري لأشباه الموصلات (SOA) ، ومضخم ألياف رامان (RFA) ، وكلها تستخدم تقنية تسمى ضخ الليزر.
EDFA
يستخدم مضخم EDFA عمومًا في الوصلات الليفية الطويلة جدًا مثل الكابلات البحرية. تستخدم EDFAs الألياف التي تمت معالجتها أو "مخدر" بالإربيوم ، ويستخدم كوسيط التضخيم. تعمل ليزرات المضخة بأطوال موجية أسفل الأطوال الموجية المراد تضخيمها. يتم تنشيط الألياف المنشطات بمضخة الليزر. عند مرور الإشارة الضوئية من خلال هذه الألياف المخدرة ، تنقل ذرات الإربيوم طاقتها إلى الإشارة ، مما يزيد من طاقة أو قوة الإشارة عند مرورها. من خلال هذه التقنية ، من الشائع أن تكون الإشارة أقوى بمقدار 50 مرة أو 17 ديسيبل تاركة EDFA عما كانت عليه عندما دخلت.
هنا مثال على EDFA. يمكن أيضًا استخدام EDFA في سلسلة لزيادة كسب الإشارة. قد يزيد معدل EDFAs المستخدمان في السلسلة من إشارة الدخل بقدر 34dB.
SOA
يستخدم مضخم SOA تقنية مشابهة لتقنية EDFA ولكن دون تعاطي المنشطات الضوئية. على عكس EDFA ، الذي يتم تنشيطه بمضخة ليزر ، يتم تنشيط SOA بالتيار الكهربائي. تستخدم SOAs دليلًا موجيًا بصريًا وأشباه الموصلات ذات فجوة الحزمة المباشرة التي هي في الأساس ليزر Fabry-Pérot لحقن الطاقة الضوئية في الإشارة ، كما هو موضح في الشكل أدناه. ومع ذلك ، لا تقدم هذه التقنية التضخيم العالي الذي توفره EDFA. عادة ما يتم استخدام الخدمية في روابط ألياف أقصر مثل شبكات المناطق الحضرية (MANs).
مشكلة واحدة مع الخدمية هو أن المكاسب من الصعب جدا السيطرة عليها. باستخدام تقنية أشباه الموصلات ودليل الموجة ، قد تستنفد إشارة كسب إشارة في الطول الموجي آخر. يمكن أن يؤدي ذلك إلى إدخال الحديث المتبادل بين القنوات من خلال السماح للإشارة في الطول الموجي الواحد بتعديل أخرى.
RFA
يستخدم مضخم RFA تقنية تسمى تضخيم رامان وهي طريقة تستخدم أشعة الليزر في الضخ للتبرع بالطاقة للإشارة لتضخيمها. ومع ذلك ، على عكس EDFAs ، لا تستخدم هذه التقنية الألياف المخدرة ، بل مجرد ليزر ضخ عالي الطاقة ، كما هو موضح في الشكل أدناه. يتم تشغيل الليزر عند أطوال موجية 60 نانومتر إلى 100 نانومتر تحت الطول الموجي المطلوب للإشارة. تقترن طاقة إشارة الليزر وفوتونات الإشارة المرسلة ، مما يزيد من قوة الإشارة. لا تتضخم RFAs بنفس قدر تضخيمها ، لكنها تتمتع بميزة أنها تولد ضوضاء أقل من ذلك بكثير. عرض تفاصيل المنتج هنا: رامان مكبر للصوت
يمكن دمج هذه المكبرات الضوئية للاستفادة من خصائص التضخيم الخاصة بها. في بعض الحالات ، يتم الجمع بين RFAs و EDFAs في روابط ألياف طويلة المدى لضمان تضخيم عال ومستويات ضوضاء منخفضة.
باختصار ، كل تقنية تضخيم لها مزايا وعيوب. تذكر أن تضع في اعتبارك التضخيم الذي يستخدم فيه مكبر الصوت. على سبيل المثال ، إذا كانت الإشارة بحاجة إلى تضخيم لكن الضوضاء كانت مشكلة ، فمن المحتمل أن يكون مضخم RFA هو الخيار الأفضل. إذا احتجت الإشارة إلى تضخيمها بمقدار صغير ، فقد يكون مكبر SOA هو الأفضل.
تتمتع كل طرق التضخيم هذه بميزة واحدة كبيرة: ستقوم المضخمات الضوئية بتضخيم جميع الإشارات على الألياف في نفس الوقت. وبالتالي ، من الممكن تضخيم أطوال موجية متعددة في وقت واحد (على سبيل المثال ، DWDM EDFA هو نوع من مضخمات WDM المستخدمة لتضخيم أطوال موجية متعددة في أنظمة DWDM). ولكن من المهم أن تضع في اعتبارك أن مستويات الطاقة يجب أن تراقب بعناية لأن مكبرات الصوت يمكن أن تصبح مشبعة ، مما يسبب عملية غير صحيحة.
