Amplificateur laser de distribution

Définition : Amplificateur à fibre dans une liaison de données à fibre optique, processus d'amplification qui se produit sur une très longue fibre de transmission.

Pour les liaisons à fibre longue utilisées dans la transmission de données longue distance, un ou plusieurs amplificateurs à fibre sont nécessaires pour garantir une puissance de signal suffisante au niveau du récepteur et pour maintenir un rapport signal/bruit suffisant tout en garantissant un taux d'erreur sur les bits. Dans de nombreux cas, ces amplificateurs sont discrets, réalisés avec quelques mètres de fibre dopée aux terres rares, pompés par une diode laser couplée à une fibre, parfois dans le cadre de l'émetteur ou juste devant le récepteur, ou au milieu de la transmission. fibre utilisée quelque part. Un amplificateur distribué dans la fibre de transmission elle-même peut également être utilisé. La lumière de la pompe est généralement injectée au niveau du port du récepteur ou de l'émetteur, ou les deux ports sont injectés en même temps. Cet amplificateur distribué peut atteindre un gain global similaire, mais le gain par unité de longueur est bien inférieur. Cela signifie que cela permet de maintenir un niveau de puissance de signal raisonnable en présence de pertes de transmission, plutôt que d'augmenter la puissance de quelques décibels.

Avantages et inconvénients :

L’un des avantages de l’utilisation d’amplificateurs distribués est la moindre accumulation de bruit d’amplificateur sur la liaison. Cela est principalement dû au fait que la puissance du signal est maintenue à tout moment plutôt qu'à un degré très faible, comme c'est le cas avec les amplificateurs discrets. La puissance maximale du signal peut alors être réduite sans ajouter de bruit d’amplificateur. Cela réduit en fait les effets non linéaires potentiellement néfastes des fibres.

Un très gros inconvénient des amplificateurs distribués est la nécessité d’une puissance de pompe plus élevée. Cela s'applique aux amplificateurs Raman et aux amplificateurs dopés aux terres rares, discutés ci-dessous.

Les avantages des différents types d'amplificateurs dépendent du système de transmission et de ses caractéristiques. Par exemple, pour les systèmes basés uniquement sur des solitons, les facteurs importants à prendre en compte sont la plage de longueurs d'onde et la bande passante du signal.

Amplificateur laser distribué

Les amplificateurs de distribution peuvent être mis en œuvre sous deux formes différentes. La première méthode consiste à utiliser une fibre de transmission contenant des ions dopés aux terres rares, tels que les ions erbium, mais la concentration de dopage doit être bien inférieure à celle des fibres amplificatrices ordinaires. Bien que la fibre de silice soit couramment utilisée pour les communications, sa solubilité dans les ions de terres rares est très faible et un faible dopage peut éviter les effets de trempe. Cependant, étant donné que la fibre optique de transmission présente également d'autres limitations, il est difficile d'optimiser la fibre optique pour avoir une large bande passante de gain. En particulier, tout dopage augmentera les pertes de transmission, ce qui ne constitue pas un problème sérieux dans les amplificateurs discrets courts.

Étant donné que la lumière de pompe de l’amplificateur distribué doit également être transmise sur une longue distance, elle subira une perte de transmission. Si la longueur d’onde de la pompe est bien inférieure à la longueur d’onde du signal, la perte est encore plus importante que celle du signal lumineux. Par conséquent, les amplificateurs dopés à l'erbium à longue distribution doivent utiliser une lumière de pompe de 1,45 microns au lieu de la lumière de 980 nm couramment utilisée. Cela imposera à son tour plus de restrictions sur la forme spectrale du gain de l'amplificateur. Même avec de longues longueurs d'onde de pompe, la puissance requise par la pompe est plus élevée en raison des pertes de pompe que dans le cas des amplificateurs à fibre discrets.

Amplificateur Raman distribué

Un autre type d’amplificateur distribué est l’amplificateur Raman, qui ne nécessite pas de dopage aux terres rares. Au lieu de cela, il utilise la diffusion Raman stimulée pour réaliser le processus d’amplification. De même, les fibres de transmission sont difficiles à optimiser pour les processus d’amplification Raman car les pertes de transmission doivent être faibles et la lumière de pompage subit également des pertes de transmission. Une puissance de pompage très élevée est donc nécessaire.

Le spectre de gain d'une source de pompage dépend de la composition chimique du cœur de la fibre. Un spectre de gain plus large peut être obtenu en combinant différentes longueurs d'onde de pompe.