Amplificadors òptics passius: EDFA, SOA i RFA
A mesura que els senyals òptics viatgen a través d’una fibra òptica, s’atenuen. En aplicacions de llarg recorregut, el senyal s’atén fins al punt en què es requereix una reamplificació. Tradicionalment, un dispositiu habitualment anomenat repetidor va realitzar aquesta reamplificació.
Un repetidor és bàsicament un receptor i un transmissor combinats en un sol paquet. El receptor converteix l’energia òptica entrant en energia elèctrica. La sortida elèctrica del receptor condueix l’entrada elèctrica del transmissor. La sortida òptica del transmissor representa una versió amplificada del senyal d’entrada òptica més soroll.
La tecnologia disponible avui en dia elimina la necessitat de repetidors. S'utilitzen amplificadors òptics passius en lloc dels repetidors. Un amplificador òptic passiu amplifica el senyal directament sense necessitat de conversió òptica a elèctrica i elèctrica a òptica. Hi ha diversos amplificadors òptics diferents amb els quals poder amplificar de forma passiva un senyal òptic: Erbium Doped Fib Amplifier (EDFA), Semiconductor Optical Amplifier (SOA) i Raman Fiber Amplifier (RFA), tots els quals fan servir una tècnica anomenada bombament làser.
EDFA
L’amplificador EDFA s’utilitza generalment per a enllaços de fibra molt llargs, com ara el cablejat submarí. Els EDFA utilitzen una fibra tractada o “dopada” amb erbium, i això s’utilitza com a medi d’amplificació. Els làsers de la bomba funcionen a longituds d’ona per sota de les longituds d’ona que s’han d’amplificar. La fibra dopada s’energia amb la bomba làser. A mesura que el senyal òptic es passa a través d'aquesta fibra dopada, els àtoms d'erbi transfereixen la seva energia al senyal, augmentant així l'energia o la força del senyal al seu pas. Amb aquesta tècnica, és freqüent que el senyal sigui fins a 50 vegades o 17dB més fort deixant l’EDFA del que era quan va entrar.
Aquí teniu un exemple d'EDFA. Els EDFA també es poden utilitzar en sèries per augmentar encara més el guany del senyal. Dos EDFA usats en sèries poden augmentar el senyal d'entrada fins a 34 dB.
SOA
L’amplificador SOA utilitza una tècnica similar a la d’EDFA però sense dopar la fibra òptica. A diferència de l’EDFA, que s’energia amb una bomba làser, la SOA s’energia amb corrent elèctric. Els SOA utilitzen un guia d'ona òptic i un semiconductor de banda directa que és bàsicament un làser Fabry-Pérot per injectar energia lumínica al senyal, tal com es mostra a la figura següent. Aquesta tècnica, però, no ofereix l’alta amplificació que fan els EDFA. Els SOA s’utilitzen normalment en enllaços de fibra més curts com ara Metropolitan Area Networks (MAN).
Un dels problemes amb els SOA és que el guany és molt difícil de controlar. Mitjançant l'ús de la tècnica de semiconductor i un guia d'ona, el senyal pot esgotar el guany d'un senyal a una altra longitud d'ona. Pot introduir una marcació entre canals permetent el senyal d'una longitud d'ona de modular una altra.
RFA
L’amplificador RFA utilitza una tècnica anomenada amplificació Raman que és un mètode que utilitza làsers de bomba per donar energia al senyal d’amplificació. Tanmateix, a diferència dels EDFA, aquesta tècnica no utilitza fibra dopada, només un làser de bombament de gran potència, com es mostra a la figura següent. El làser funciona a longituds d’ona de 60 nm a 100 nm per sota de la longitud d’ona desitjada del senyal. L’energia del senyal làser i els fotons del senyal transmès s’acoblen, augmentant així la força del senyal. Els RFA no amplifiquen tant com els EDFA, però tenen un avantatge en què generen molt menys soroll. Consulteu aquí les dades del producte: Amplificador Raman
Aquests amplificadors òptics es poden combinar per aprofitar les seves característiques d’amplificació. En alguns casos, els RFA i EDFA es combinen en enllaços de fibra de llarg recorregut per garantir una elevada amplificació i disminució del nivell de soroll.
En resum, cada tècnica d’amplificació presenta avantatges i desavantatges. Recordeu que tingueu en compte l’amplificació en què s’està utilitzant l’amplificador. Per exemple, si un senyal necessitava una amplificació però el soroll era un problema, un amplificador RFA seria el més probable. Si el senyal hauria de ser amplificat per una petita quantitat, l'amplificador SOA seria el més adequat.
Tots aquests mètodes d’amplificació tenen un gran avantatge: els amplificadors òptics amplificaran tots els senyals en una fibra alhora. Així, és possible amplificar simultàniament diverses longituds d'ona (per exemple, l'EDFA DWDM és un tipus d'amplificador WDM que s'utilitza per amplificar diverses longituds d'ona en sistemes DWDM). Però és important tenir en compte que cal controlar detingudament els nivells de potència perquè els amplificadors es poden saturar, provocant així un funcionament incorrecte.
