تقنية مضخمات الألياف البصرية
في اتصالات الألياف البصرية ، يتم تخفيف أشعة الضوء المرئي أو الأشعة تحت الحمراء (IR) التي تحملها الألياف أثناء انتقالها عبر المادة. ثم يأتي إلى مضخم الألياف البصرية الذي يستخدم للتعويض عن إيقاظ المعلومات أثناء الإرسال.
يتم إدخال مكبرات الصوت في أماكن محددة لتعزيز الإشارات الضوئية في نظام تكون فيه الإشارات ضعيفة. يتيح هذا التعزيز إرسال الإشارات بنجاح من خلال طول الكابل المتبقي. في الشبكات الكبيرة ، يتم وضع سلسلة طويلة من مضخمات الألياف الضوئية في تسلسل على طول رابط الشبكة بالكامل.
تشتمل مضخمات الألياف الضوئية الشائعة على مضخم الألياف بالإربيوم Doped (أو مضخم بصري EDFA) ومضخم ألياف رامان ومكبر الصوت السيليكوني (SOA). مضخم ليفي مخدر Erbium هو النوع الرئيسي من مضخم الألياف المستخدم لتعزيز الإشارة في نظام الألياف البصرية WDM ، كما نعلم أن WDM هو الذي يزيد من سعة نظام الاتصالات الليفية وهو مضخم الألياف المخدر بالإربيوم الذي يجعل انتقال WDM ممكن. تم تطوير مكبرات الألياف لدعم مضاعفة تقسيم الطول الموجي الكثيف (DWDM) والتي تسمى مضخم DWDM EDFA وللتوسع في نطاقات الطول الموجي الأخرى التي تدعمها الألياف البصرية.
هناك العديد من الآليات الفيزيائية المختلفة التي يمكن استخدامها لتضخيم إشارة الضوء ، والتي تتوافق مع الأنواع الرئيسية من المكبرات البصرية. في مضخمات الألياف المشعة والليزر السائبة ، يؤدي الانبعاث المحفز في وسط كسب المضخم إلى تضخيم الضوء الوارد. في المضخمات الضوئية لأشباه الموصلات (SOAs) ، تحدث إعادة التركيب في فتحة الإلكترون. في مكبرات رامان ، ينتج عن تناثر رامان للضوء الوارد مع الفونونات في الشبكة المتوسطة كسب الفوتونات متماسكة مع الفوتونات الواردة. مكبرات الصوت البارامترية تستخدم التضخيم حدودي.
عندما ينتقل الضوء من خلال المادة ، ينتشر جزء من الضوء في اتجاهات عشوائية. في جزء صغير من الضوء المبعثر ترددات تمت إزالتها من تردد الحزمة الساقطة بكميات مساوية لترددات الاهتزاز لنظام انتثار المواد. تعمل مضخمات الألياف البصرية في رامان ضمن نطاق الانتثار الصغير هذا. إذا كانت الشعاع الأولي مكثفًا وأحادي اللون بدرجة كافية ، فيمكن الوصول إلى عتبة تتجاوز الضوء في ترددات رامان ، ويتراكم بقوة ، ويظهر عمومًا خصائص الانبعاثات المحفزة. وهذا ما يسمى تأثير رامان حفز أو متماسك.
وظائف مضخم الألياف البصرية EFDA عن طريق إضافة الإربيوم ، أيونات الأرض النادرة ، إلى المادة الأساسية للالياف باعتبارها المنشط ؛ عادة في مستويات بضع مئات أجزاء لكل مليون. الألياف شفافة للغاية في طول موجة الإربيوم الليزرية من اثنين إلى تسعة ميكرونات. عند ضخه بواسطة صمام ثنائي ليزر ، يتم إنشاء مكسب بصري ، ويحدث التضخيم.
يعمل مكبر الصوت البصري من السيليكون أو أشباه الموصلات بطريقة مشابهة لليزر الأساسي. يتشابه الهيكل كثيرًا مع وجود لوحين مصممين خصيصًا من مواد أشباه الموصلات فوق بعضهما البعض ، فيما تشكل مادة أخرى بينهما "الطبقة النشطة". يتم تعيين تيار كهربائي يعمل من خلال الجهاز من أجل إثارة الإلكترونات التي يمكن أن تعود بعد ذلك إلى حالة الأرض غير المستثارة وإعطاء الفوتونات. إشارة ضوئية واردة يحفز انبعاث الضوء في الطول الموجي الخاص به.
يمكن لمكرر الألياف البصرية أيضًا إعادة تضخيم إشارة مخففة ، لكنه لا يعمل إلا على طول موجي محدد وغير مناسب لأنظمة WDM. هذا هو السبب في أن مضخم الألياف البصرية يلعب دورًا أكثر أهمية في أنظمة الاتصالات.
