Bei zu großen Übertragungsdistanzen (über 100 km) treten erhebliche Verluste des optischen Signals auf. Früher wurden zur Signalverstärkung üblicherweise optische Repeater eingesetzt. Diese Geräte stoßen jedoch in der Praxis an ihre Grenzen und wurden daher durch optische Faserverstärker ersetzt. Das Funktionsprinzip des optischen Faserverstärkers ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Er verstärkt das optische Signal direkt, ohne die optisch-elektrisch-optische Wandlung durchzuführen.
Wie funktioniert der Faserverstärker?
Bei zu großen Übertragungsdistanzen (über 100 km) treten erhebliche Verluste des optischen Signals auf. Früher wurden zur Signalverstärkung üblicherweise optische Repeater eingesetzt. Diese Geräte stoßen jedoch in der Praxis an ihre Grenzen und wurden daher durch optische Faserverstärker ersetzt. Das Funktionsprinzip des optischen Faserverstärkers ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Er verstärkt das optische Signal direkt, ohne die optisch-elektrisch-optische Wandlung durchzuführen.
Welche Arten von Faserverstärkern gibt es?
1. Erbiumdotierter Faserverstärker (EDFA)
Ein Erbium-dotierter Faserverstärker (EDFA) besteht im Wesentlichen aus einer Erbium-dotierten Faser, einer Pumplichtquelle, einem optischen Koppler, einem optischen Isolator und einem optischen Filter. Die Erbium-dotierte Faser spielt dabei eine wichtige Rolle bei der optischen Signalverstärkung und wird hauptsächlich zur Verstärkung von Signalen im 1550-nm-Band eingesetzt. Daher arbeitet der EDFA optimal im Wellenlängenbereich von 1530 nm bis 1565 nm.
AVorteil:
Die höchste Pumpenleistungsauslastung (größer als 50 %)
Es kann das optische Signal im 1550-nm-Band direkt und gleichzeitig verstärken.
Verstärkung über 50 dB
Geringes Rauschen bei der Fernübertragung
Mangel
Der Erbium-dotierte Faserverstärker (EDFA) ist größer
Dieses Gerät kann nicht mit anderen Halbleitergeräten zusammenarbeiten.
2. Raman-Verstärker
Der Raman-Verstärker ist das einzige Gerät, das optische Signale im Wellenlängenbereich von 1292 nm bis 1660 nm verstärken kann. Sein Funktionsprinzip basiert auf dem Effekt der stimulierten Raman-Streuung in der Quarzfaser. Wie in der Abbildung unten dargestellt, wird bei gleichzeitiger Übertragung eines schwachen Lichtsignals im Mann-Verstärkungsbereich und einer starken Pumplichtwelle in der optischen Faser das schwache Lichtsignal aufgrund des Raman-Streueffekts verstärkt.
AVorteil:
Breites Spektrum an anwendbaren Bändern
Kann in installierten Singlemode-Glasfaserverkabelungsanwendungen verwendet werden.
Kann die Mängel von Erbium-dotierten Faserverstärkern (EDFA) ausgleichen
Geringer Stromverbrauch, geringes Übersprechen
Mangel:
Hohe Pumpenleistung
Komplexes Verstärkungsregelungssystem
Laut
3. Halbleiter-Lichtwellenleiterverstärker (SOA)
Halbleiter-Lichtwellenleiterverstärker (SOA) verwenden Halbleitermaterialien als Verstärkungsmedium. Ihre optischen Eingangs- und Ausgangssignale verfügen über Antireflexionsbeschichtungen, um Reflexionen an der Stirnfläche des Verstärkers zu verhindern und den Einfluss des Resonators zu eliminieren.
AVorteil:
geringes Volumen
Niedrige Ausgangsleistung
Die Verstärkungsbandbreite ist gering, aber sie kann in vielen verschiedenen Frequenzbändern genutzt werden.
Es ist kostengünstiger als Erbium-dotierte Faserverstärker (EDFA) und kann mit Halbleitergeräten verwendet werden.
Vier nichtlineare Operationen – Kreuzverstärkungsmodulation, Kreuzphasenmodulation, Wellenlängenkonvertierung und Vierwellenmischung – können realisiert werden.
Mangel:
Die Leistung ist nicht so hoch wie bei Erbium-dotierten Faserverstärkern (EDFA).
Hohes Rauschen und geringe Verstärkung
Veröffentlichungsdatum: 17. September 2021