แอมพลิฟายเออร์ประเภท Optical Passive: EDFA, SOA และ RFA
เมื่อสัญญาณออปติคัลเคลื่อนที่ผ่านไฟเบอร์ออปติกจะมีการลดทอนสัญญาณ ในการใช้งานระยะไกลสัญญาณจะถูกลดทอนไปยังจุดที่ต้องการขยายสัญญาณใหม่ ตามเนื้อผ้าอุปกรณ์ที่เรียกโดยทั่วไปว่าเป็นทวนสำเร็จการขยายอีกครั้งนี้
repeater นั้นเป็นเครื่องรับและส่งสัญญาณที่รวมกันในแพ็คเกจเดียว เครื่องรับจะแปลงพลังงานแสงที่ได้รับเป็นพลังงานไฟฟ้า เอาท์พุทไฟฟ้าของผู้รับไดรฟ์นำเข้าไฟฟ้าของเครื่องส่งสัญญาณ เอาต์พุตออปติคัลของเครื่องส่งสัญญาณแสดงถึงรุ่นที่ขยายของสัญญาณอินพุตออปติคัลพร้อมสัญญาณรบกวน
เทคโนโลยีที่มีในปัจจุบันช่วยลดความจำเป็นในการทำซ้ำ ตอนนี้ใช้แอมพลิฟายเออร์แบบออปติคัลแบบออปติคัลแทนการทำซ้ำ แอมป์ออปติคอลแอมพลิฟายเออร์จะขยายสัญญาณโดยตรงโดยไม่จำเป็นต้องทำการแปลงออปติคอลเป็นไฟฟ้าและไฟฟ้าเป็นออปติคัล มีแอมพลิฟายเออร์แบบออพติคอลหลายแบบที่จะขยายสัญญาณแบบพาสซีฟ: Erbium Doped ไฟเบอร์แอมป์ (EDFA), เซมิคอนดักเตอร์ออปติคัลแอมป์ (SOA), และ Raman ไฟเบอร์แอมป์ (RFA) ซึ่งทั้งหมดใช้เทคนิคที่เรียกว่าเลเซอร์ปั๊ม
EDFA
โดยทั่วไปแล้วเครื่องขยายเสียง EDFA ใช้สำหรับการเชื่อมโยงไฟเบอร์ที่ยาวมากเช่นสายเคเบิลใต้ทะเล EDFAs ใช้ไฟเบอร์ที่ได้รับการรักษาหรือ "เจือ" กับเออร์เบียมและใช้เป็นสื่อขยายสัญญาณ เลเซอร์ปั๊มทำงานที่ความยาวคลื่นต่ำกว่าความยาวคลื่นที่จะขยาย เส้นใยที่เจือเจือปนจะถูกรวมเข้ากับปั๊มเลเซอร์ เมื่อสัญญาณออปติคอลถูกส่งผ่านเส้นใยที่เจือนี้อะตอมเออร์เบียมจะถ่ายโอนพลังงานไปยังสัญญาณซึ่งจะเป็นการเพิ่มพลังงานหรือความแรงของสัญญาณเมื่อผ่าน ด้วยเทคนิคนี้มันเป็นเรื่องธรรมดาสำหรับสัญญาณที่จะสูงถึง 50 เท่าหรือ 17dB ที่แข็งแกร่งกว่าการปล่อย EDFA กว่าเมื่อมันเข้ามา
นี่คือตัวอย่างของ EDFA อาจใช้ EDFAs เป็นอนุกรมเพื่อเพิ่มอัตราขยายสัญญาณ EDFA สองตัวที่ใช้ในอนุกรมอาจเพิ่มสัญญาณอินพุตได้มากถึง 34dB
SOA
แอมพลิฟายเออร์ SOA ใช้เทคนิคคล้ายกับของ EDFA แต่ไม่มีการเสริมใยแก้วนำแสง ซึ่งแตกต่างจาก EDFA ซึ่งมีพลังกับปั๊มเลเซอร์, SOA จะลุ้นกับกระแสไฟฟ้า SOAs ใช้ waveguide แบบออปติคัลและสารกึ่งตัวนำ bandgap โดยตรงซึ่งโดยทั่วไปจะเป็นเลเซอร์ Fabry-Pérotเพื่อส่งพลังงานแสงไปยังสัญญาณดังที่แสดงในภาพด้านล่าง อย่างไรก็ตามเทคนิคนี้ไม่ได้ให้การขยายเสียงสูงที่ EDFA ทำ โดยทั่วไปแล้ว SOAs จะใช้ในการเชื่อมโยงไฟเบอร์แบบสั้นเช่นเครือข่าย Metropolitan Area Network (MANs)
ปัญหาอย่างหนึ่งของ SOAs ก็คือการได้รับนั้นควบคุมได้ยากมาก โดยใช้เทคนิคเซมิคอนดักเตอร์และท่อนำคลื่นสัญญาณอาจทำให้หมดความได้เปรียบของสัญญาณที่ความยาวคลื่นอื่น วิธีนี้สามารถแนะนำ crosstalk ระหว่างช่องสัญญาณโดยอนุญาตให้สัญญาณที่ความยาวคลื่นหนึ่งปรับเพิ่มอีก
RFA
แอมพลิฟายเออร์ RFA ใช้เทคนิคที่เรียกว่า Raman amplification ซึ่งเป็นวิธีการที่ใช้เลเซอร์ปั๊มเพื่อบริจาคพลังงานให้กับสัญญาณเพื่อขยายสัญญาณ อย่างไรก็ตามแตกต่างจาก EDFA เทคนิคนี้ไม่ได้ใช้ใยเจือเพียงแค่เลเซอร์ปั๊มแรงสูงดังแสดงในภาพด้านล่าง เลเซอร์ทำงานที่ความยาวคลื่น 60 nm ถึง 100 nm ต่ำกว่าความยาวคลื่นที่ต้องการของสัญญาณ พลังงานสัญญาณเลเซอร์และโฟตอนของสัญญาณที่ส่งเป็นคู่ซึ่งจะเป็นการเพิ่มความแรงของสัญญาณ RFAs ไม่ได้ขยายเท่า EDFAs แต่มีข้อได้เปรียบในการที่พวกเขาสร้างเสียงรบกวนน้อยกว่ามาก ดูรายละเอียดผลิตภัณฑ์ได้ที่นี่: Raman Amplifier
แอมพลิฟายเออร์แบบออปติคัลเหล่านี้สามารถรวมกันเพื่อใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติการขยาย ในบางกรณี RFAs และ EDFA จะรวมอยู่ในลิงค์ใยยาวเพื่อให้แน่ใจว่ามีการขยายเสียงสูงและลดระดับเสียงรบกวน
โดยสรุปเทคนิคการขยายสัญญาณแต่ละแบบมีข้อดีและข้อเสีย อย่าลืมว่าแอมพลิฟายเออร์ที่ใช้งานอยู่นั้นจำไว้เสมอตัวอย่างเช่นหากสัญญาณที่ต้องการการขยายสัญญาณ แต่เสียงรบกวนเป็นปัญหาตัวขยายสัญญาณ RFA น่าจะเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุด หากจำเป็นต้องขยายสัญญาณเพียงเล็กน้อยแอมพลิฟายเออร์ SOA อาจดีที่สุด
วิธีการขยายสัญญาณทั้งหมดนี้มีข้อดีอย่างหนึ่งข้อใหญ่: เครื่องขยายสัญญาณแสงจะขยายสัญญาณทั้งหมดบนไฟเบอร์ในเวลาเดียวกัน ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะขยายช่วงคลื่นหลายช่วงพร้อมกัน (เช่น DWDM EDFA เป็นเครื่องขยายเสียง WDM ประเภทหนึ่งที่ใช้ในการขยายช่วงคลื่นหลายช่วงในระบบ DWDM) แต่โปรดจำไว้ว่าระดับพลังงานต้องได้รับการตรวจสอบอย่างรอบคอบเพราะแอมพลิฟายเออร์อาจอิ่มตัวจึงทำให้การทำงานไม่ถูกต้อง
