19. Оптические усилители(оу) основные параметры.

В настоящее время находят широкое практическое применение два вида ОУ: полупроводниковые (Фабри-Перо и усилители бегущей волны) и волоконно-оптические усилители на основе легированного ОВ. В полупроводниковых ОУ с активным элементом является структура, подобная структуре полупроводникового лазера, а в последних-активным элементом является оптическое волокно с легирующими добавками, например эрбием.

ОУ по функциональному назначению можно разбить на четыре группы:

мощные усилители (МОУ) (бустеры), устанавливаемые непосредственно за передатчиком; их особенность и том, что они работают с большим сигналом на входе, обеспечивают максимально допустимое усиление и высокий уровень сигнала на выходе (до + 20 дБм и выше) и не критичны к уровню шумов;

линейные усилители (ЛОУ), устанавливаемые на линии в качестве повторителей: их особенность в том, что они работают с сигналом среднего уровня на входе, обеспечивают необходимый уровень сигнала на выходе и критичны к уровню шумов, который ограничивает общую длину системы;

предусилители (ПОУ), устанавливаемые непосредственно перед приемником: их особенность в том, что они работают с сигналами очень низкого уровня (-45.…-30 дБм) и потому очень критичны к уровню собственных шумов;

компенсаторы потерь (КП), устанавливаются внутри или на выходе таких устройств, которые вносят потери, подлежащие компенсации (например, в оптических коммутаторах и маршрутизаторах): их особенность в том, что они должны быть компактны (для чего лучше подходят ППОУ), от них не требуется большого коэффициента усиления и низкого уровня шумов.

Коэффициент усиления и полоса пропускания. Оптические усилители усиливают оптический сигнал через стимулированное излучение, т.е. используется тот же самый механизм, что и у лазера. Основное отличие ОУ от лазера заключается в отсутствии оптической обратной связи. Для обеспечения режима усиления в активной среде ОУ необходимо создание инверсии населенности, для чего используется накачка - оптическая или электрическая.

где g₀ - максимальное значение усиления на частоте ₀, определяемое уровнем накачки,  - оптическая частота усиливаемого сигнала, ₀ - частота атомного перехода, P - мощность усиливаемого сигнала, Р_s - мощность насыщения усилителя. Параметр Т₂ известен как время релаксации диполя. Его значение колеблется в пределах 0,1пС…1нС

Коэффициент шума

20. Функциональная схема и принцип действия оу на активном волокне.

Основными элементами ВОУ являются: активная среда (легированное оптическое волокно), спектральный разветвитель (СР) и лазер накачки (ЛД). На входе и выходе ВОУ обычно включены оптические изоляторы.

Оптическое излучение лазера накачки через спектральный разветвитель поступает в легированное ОВ, создавая в последнем инверсию населенности. Информационный оптический сигнал также поступает в активное волокно, где вызывает индуцированную эмиссию, что приводит к его усилению по мере распространения вдоль волокна. Оптические изоляторы предназначены для уменьшения влияния отражений от соединений на режим работы усилителя. При необходимости они дополняются оптическими фильтрами с целью подавления излучения накачки и усиленной спонтанной эмиссии для уменьшения шумов на выходе усилителя.

На рис. 6.11 приведен выходной спектр ВОУ (спектр мощности выходного сигнала на фоне спонтанного шума) на основе волокна, легированного эрбием.

ВОУ с добавками эрбия обладают высоким коэффициентом усиления, сравнительно низким уровнем собственных шумов, умеренной полосой пропускания. Они имеют также низкую поляризационную чувствительность. Все это делает их самыми перспективными для применения в ВОСП, несмотря на конструктивную сложность и высокую стоимость.

Рис. 6.11 Спектр выходного сигнала ВОУ.