Nevoia de aplificare optica

Nevoia de aplificare optica

Comunicatiile pot fi in linii mari, definite ca un transfer de informatii de la un punct la altul. In comunicatiile cu fibra optica, acest transfer se realizeaza prin utilizarea luminii ca informatie purtatoare. S-a inregistrat o crestere exponentiala in tehnologia comunicatiilor cu fibra optica in ultimii douazeci si cinci de ani. Aceasta crestere a fost posibila prin dezvoltarea de noi tehnologii optoelectronice, care pot fi utilizate pentru a exploata potentialul enorm de latime de banda a fibrei optice. Astazi, sunt sisteme operationale care functioneaza la un bit rate mai mare de 100 Gb / s. Astfel de sisteme de mare capacitate exploateaza largimea benzii fibrei optice prin multiplexarea lungimii de unda.

Tehnologia optica este dominanta in comunicatii la nivel global. De asemenea, este esentiala pentru realizarea de retele viitoare, care vor avea capabilitatile solicitate de catre societate. Aceste capabilitati includ sevicii de comunicatii,de aproape orice fel, cu banda nelimitata precum si transparenta totala. Multe din progresele facute in domeniul retelelor optice au fost posibile datorita de aparitiei amplificatorului optic.

In general, amplificatoarele optice pot fi impartite in doua clase: amplificatoare cu fibra optica si amplificatoare cu semiconductori (SOA). Datorita avansurilor facute in domeniul tehnicilor de fabricatie a semiconductoarelor optice, mai ales in ultimii cinci ani, exista premisele folosirii tot mai des a amplificatoarelor optice cu semiconductori in evolotia retelelor de comunicatii optice.

Fibra optica este limitata de 2 factori principali: atenuare si dispersie. Atenuarea duce la pierderea de putere de semnal, care limiteaza distanta de trasmisie.Dispersie in esenta, limiteaza latimea de banda a fibrei. Spectrul de atenuare a fibrei optice de dioxid de siliciu, este prezentat in figura 1. Se observa un minim in regiunea lungimii de unda de 1.55 μm. Atenuare are o valoare mai mare in regiunea de 1.3 μm. In figura 2 este prezentat spectrul dispersiei a unei fibrei optice de dioxid de siliciu. Se observa ca avem un minim in jurul valorii de 1.3 μm. Pentru ca valorile minime pentru atenuare si dispersie de material sunt 1.55 μm si 1.3 μm acestea sunt principalele lungimi de unda folosite in sistemele de comunicatii cu fibre optice comerciale. Pentru legaturile de scurta distanta sunt folosite si sisteme de comunicatii care au o lungime a beznii de 830 nm. Acestea, de obicei, nu necesita amplificare optica.

Fig. 1 Spectru atenuarii unei fibre optice de dioxid de siliciu

Fig. 2 Spectru dispersiei unei fibre optice de dioxid de siliciu

Pentru ca atenuarea si dispersia semnalului cresc pe masura ce lungimea fibrei optice creste, la un moment dat este necesar ca semnalul optic sa se regenereze. Regenerarea 3R (reshaping-retiming-retransmission) implica detectarea (conversie foton-electron), amplificarea electrica, resincronizarea, modelarea pulsului si retransmisia (conversie electron-foton).

Aceasta metoda are o serie de dezavantaje. In primul rand, ea implica ruperea legaturii optice si deci nu este optic transparenta. In al doilea rand, procesul de regenerare este dependent de formatul semnalului modulat si de bit rate deci nu este transparent electric. Aceasta, la randul sau, creeaza dificultati in cazul in care conexiunea trebuie sa fie upgradata. Ideal este ca modificarile ulterioare sa se faca numai la echipamentele terminale (emitator sau receptor). In al treilea rand, din cauza ca sistemele de regenerare sunt complexe si adesea, situate in locatii greu de accesat, este dificil accesul la locatie, cum este cazul conexiunilor submarine, astfel fiabilitatea retelei este afectata.

Amplificatoarele optice pot fi, de asemenea, utile ca aplificatore de putere, de exemplu, pentru a compensa pierderile in retelele optice de distributie, cat si ca un preamplificator optic pentru a imbunatati sensibilitatea receptorului. Imbunatatirile realizate cu amplificatoare optice, in retelele de comunicatii, au dus la noi oportunitati de exploatare a largimii de banda a fibrei optice.

Exista doua tipuri de amplificator optic: cu semiconductori (SOA) si cu fibra optica (OFA) [1-6]. In ultima vreme acesta din urma este mai des folosit. Cu toate acestea, amplificatoarele optice cu semiconductori au atras un real interes pentru a fi utilizate ca amplificatoare de baza, ca elemente in retelele optice de comunicatii si dispozitive de prelucrare a semnalului optic.

Pentru ca atenuarea si dispersia semnalului cresc pe masura ce lungimea fibrei optice creste, la un moment dat este necesar ca semnalul optic sa se regenereze. Regenerarea 3R (reshaping-retiming-retransmission) implica detectarea (conversie foton-electron), amplificarea electrica, resincronizarea, modelarea pulsului si retransmisia (conversie electron-foton).