分布レーザー増幅器

定義: 光ファイバー データ リンクのファイバー アンプ。非常に長い伝送ファイバー上で発生する増幅プロセス。

長距離データ伝送で使用される長いファイバー リンクの場合、受信機で十分な信号パワーを確保し、ビット エラー レートを確保しながら十分な S/N 比を維持するには、1 つ以上のファイバー アンプが必要です。多くの場合、これらの増幅器はディスクリートで、数メートルの希土類ドープ ファイバーで実装され、ファイバー結合ダイオード レーザーによって励起され、送信機の一部として、または受信機の直前、または送信の途中で使用される場合があります。どこかで使われている繊維。伝送ファイバー自体の分布型増幅器を使用することもできます。ポンプ光は通常、受信ポートまたは送信ポートに注入されるか、両方のポートに同時に注入されます。この分散型アンプは同様の全体ゲインを達成できますが、単位長さあたりのゲインははるかに低くなります。これは、送信損失が存在する場合でも、電力を数デシベル増加させるのではなく、妥当な信号電力レベルを維持できることを意味します。

長所と短所:

分散型アンプを使用する利点の 1 つは、リンク上でのアンプのノイズの蓄積が少ないことです。これは主に、ディスクリートアンプの場合のように、信号パワーが非常に低いレベルで維持されるのではなく、常に維持されるためです。これにより、アンプのノイズを追加することなく、ピーク信号電力を低減できます。これにより、潜在的に有害なファイバーの非線形効果が実際に軽減されます。

分散型アンプの非常に大きな欠点は、より高いポンプ出力が必要になることです。これは、以下で説明するラマン増幅器および希土類ドープ増幅器に当てはまります。

さまざまなタイプのアンプの利点は、伝送システムとその特性によって異なります。たとえば、ソリトンのみに基づくシステムの場合、考慮すべき重要な要素は波長範囲と信号帯域幅です。

分散型レーザー増幅器

分配増幅器は 2 つの異なる形式で実装できます。 1 つ目の方法は、エルビウム イオンなどの希土類ドープ イオンを含む伝送ファイバを使用する方法ですが、ドーピング濃度は通常の増幅ファイバよりもはるかに低い必要があります。シリカファイバーは通信によく使用されますが、希土類イオンに対する溶解度は非常に低く、ドーピングを低くすることでクエンチ効果を回避できます。しかし、伝送用光ファイバには他にもいくつかの制限があるため、大きな利得帯域幅を持つように光ファイバを最適化することは困難です。特に、ドーピングは伝送損失を増加させますが、これは短いディスクリートアンプでは深刻な問題ではありません。

分布型増幅器の励起光も長距離を伝送する必要があるため、伝送損失が発生します。ポンプ波長が信号波長よりもはるかに小さい場合、損失は信号光よりもさらに大きくなります。したがって、長分布のエルビウムドープ増幅器は、一般的に使用される980nm光の代わりに1.45ミクロンのポンプ光を使用する必要があります。これにより、アンプのゲインのスペクトル形状にさらに多くの制限が課せられます。ポンプ波長が長い場合でも、ポンプ損失により、ディスクリート ファイバ アンプと比較して必要なポンプ パワーは高くなります。

分布ラマン増幅器

別のタイプの分散型増幅器は、希土類ドーピングを必要としないラマン増幅器です。代わりに、誘導ラマン散乱を使用して増幅プロセスを実現します。同様に、伝送損失を低くする必要があり、ポンプ光も伝送損失を経験するため、伝送ファイバーをラマン増幅プロセスに最適化するのは困難です。したがって、非常に高いポンプ出力が必要となります。

ポンプ源のゲインスペクトルは、ファイバーコアの化学組成に依存します。異なるポンプ波長を組み合わせることで、調整されたより広い利得スペクトルを実現できます。