Optiske forstærkere har revolutioneret fiberoptisk kommunikation med lang afstand
I situationer, hvor det primære problem er tab, kan optiske forstærkere faktisk bruges til at forstærke signalerne uden konvertering til det elektriske domæne. Sådanne optiske forstærkere har virkelig revolutioneret fiberoptisk kommunikation med lang afstand.
Formålet med en optisk forstærker er at gendanne signaleffektniveauet, reduceret på grund af tab under udbredelse, uden nogen optisk til elektrisk konvertering. De fleste optiske forstærkere forstærker indfallende lys gennem den stimulerede emission, den samme mekanisme, der bruges i lasere, men uden feedback-machanismen. den vigtigste ingrediens er den optiske forstærkning realiseret gennem forstærkerpumpen (elektrisk eller optisk) for at opnå populationsinversionen. den optiske forstærkning er generelt ikke kun en funktion af frekvensen, men også en funktion af lokal stråleintensitet. Figuren nedenfor viser princippet om optisk forstærker.
I sammenligning med elektroniske regeneratorer har optiske forstærkere ikke brug for nogen højhastigheds-elektronisk kredsløb, de er gennemsigtige for bithastighed og format og, vigtigst af alt, kan forstærke flere optiske signaler ved forskellige bølgelængder samtidigt. Således har deres udvikling indledt den enorme vækst af kommunikationskapacitet ved anvendelse af Wavelength Division Multiplexing (WDM), hvor flere bølgelængder, der bærer uafhængige signaler, forplantes gennem den samme single-mode fiber og derved multiplicerer forbindelsens kapacitet. I modsætning til elektroniske regeneratorer kompenserer WDM-forstærker ikke for spredning akkumuleret i linket, og den tilføjer også støj til den optiske singal.
Optiske forstærkere har stor indflydelse på transmissionssystemer til optiske fibre. De kan kompensere for tabet af transmissionslinjer med optiske fibre og dermed reducere antallet af elektriske repeatere. En stor økonomisk fordel er muligheden for samtidig at forstærke et antal WDM-signaler. I en langtransmissionslinje (vist i figuren nedenfor) bruges de optiske forstærkere, indikeret med faste trekanter, som boosterforstærkere ved transmitteren, in-line forstærkere og forforstærkere ved modtageren. Inlineforstærkeren kaldes en 1R-repeater. Typisk indsættes en 1R-repeater hver 80-100 km i langtransmissionssystemer. En EDFA er mest almindeligt anvendt til forstærkeren i det konventionelle bånd (C-bånd) i det spektrale område 1530-1565 nm. Dette skyldes, at overgangen fra den metastable tilstand til jordtilstanden for en EDFA falder i C-båndet. Klik for produktoplysninger om C-bandet EDFA . Hver gang signalet passerer gennem den optiske forstærker, akkumuleres forstærkerens støj, hvilket resulterer i nedbrydning af signalstøjforhold (SNR). Derfor regenereres det optiske signal efter et par passeringer af 1R-repeatere af en elektrisk 3R-repeater, der har de tre funktioner til omformning, retimering og regenerering.
Der er indført adskillige typer optiske forstærkere indtil videre: Semiconductor Optical Amplifier (SOA), Raman Fiber Amplifier (RFA), sjældent jord-dopet fiberforstærker (Erbium-Doped EDFA, der fungerer ved 1500 nm og Praseodym-Doped FDFA, der fungerer ved 1300 nm ) og OPA (Optical Parametric Amplifier). De primære amplificeringsbånd af EDFA'er er C-båndet (1535-1565 nm) og L-båndet (1570-1610 nm); der har imidlertid været rapporter om at udvide driftsområdet for EDFA'er til S-båndet (1460-1530 nm). På den anden side kan RFA'er fås til at operere i ethvert bånd. SOA'er, der kan fungere i forskellige bånd, er tilgængelige. OPA'er bruger ikke-linearitet til at forstærke et signal og kan fås til at operere i ethvert bånd.
I dag bruger de fleste optiske fiberkommunikationssystemer EDFA'er på grund af deres fordele med hensyn til båndbredde, høj effekt og støjegenskaber. RFA'er og SOA'er bliver også vigtige i mange applikationer. Arbejdet med OPA'er har vist, at det er muligt at opnå bredbåndsforstærkning med meget lave støjtal.
