Technologie des amplificateurs à fibre optique

- Apr 29, 2019-

Technologie des amplificateurs à fibre optique


Dans la communication par fibre optique, les faisceaux de lumière visible ou infrarouge (IR) acheminés par une fibre sont atténués lorsqu’ils se déplacent à travers le matériau. Puis vient l’amplificateur à fibre optique qui sert à compenser le réveil de l’information pendant la transmission.

Des amplificateurs sont insérés à des endroits spécifiques pour amplifier les signaux optiques dans un système où les signaux sont faibles. Ce boost permet aux signaux d'être transmis avec succès par la longueur de câble restante. Dans les grands réseaux, une longue série d'amplificateurs à fibres optiques sont placés dans une séquence le long de la liaison de réseau.

Les amplificateurs optiques à fibres classiques comprennent l’amplificateur à fibre dopée à l’erbium (ou l’amplificateur optique EDFA), l’amplificateur à fibre Raman et l’amplificateur optique au silicium (SOA). L’amplificateur à fibre dopée à l’erbium est le type principal de l’amplificateur à fibre utilisé pour amplifier le signal dans le système à fibre optique WDM, car nous savons que c’est le WDM qui augmente la capacité du système de communication à fibre et Transmission WDM possible. Les amplificateurs à fibre optique sont développés pour prendre en charge le multiplexage en longueur d'onde dense (DWDM), appelé amplificateur DWDM EDFA, et pour s'étendre aux autres bandes de longueur d'onde prises en charge par la fibre optique.

Différents mécanismes physiques peuvent être utilisés pour amplifier un signal lumineux, correspondant aux principaux types d'amplificateurs optiques. Dans les amplificateurs à fibre dopée et les lasers en masse, une émission stimulée dans le milieu de gain de l'amplificateur provoque l'amplification de la lumière entrante. Dans les amplificateurs optiques à semi-conducteurs (SOA), une recombinaison électron-trou se produit. Dans les amplificateurs Raman, la diffusion Raman de la lumière entrante avec des phonons dans le réseau du milieu à gain produit des photons cohérents avec les photons entrants. Les amplificateurs paramétriques utilisent une amplification paramétrique.

Lorsque la lumière est transmise à travers la matière, une partie de la lumière est dispersée dans des directions aléatoires. Une petite partie de la lumière diffusée a des fréquences éloignées de la fréquence du faisceau incident par des quantités égales aux fréquences de vibration du système de diffusion de matériau. Les amplificateurs à fibre optique Raman fonctionnent dans cette petite plage de diffusion. Si le faisceau initial est suffisamment intense et monochromatique, il est possible d'atteindre un seuil au-delà duquel la lumière aux fréquences Raman est amplifiée, s'accumule fortement et présente généralement les caractéristiques d'émission stimulée. C'est ce qu'on appelle l'effet Raman stimulé ou cohérent.

L’amplificateur à fibre optique EFDA fonctionne en ajoutant de l’erbium, des ions de terres rares, au noyau de la fibre en tant que dopant; typiquement à des niveaux de quelques centaines de parties par million. La fibre est hautement transparente à la longueur d'onde d'émission d'erbium de deux à neuf microns. Lorsque pompé par une diode laser, un gain optique est créé et une amplification se produit.

Les amplificateurs optiques à silicium ou à semi-conducteurs fonctionnent de la même manière qu’un laser de base. La structure est sensiblement la même, avec deux dalles de matériau semi-conducteur spécialement conçues superposées, avec un autre matériau entre elles formant la «couche active». Un courant électrique est établi traversant le dispositif afin d'exciter des électrons qui peuvent ensuite retomber dans l'état fondamental non excité et émettre des photons. Le signal optique entrant stimule l'émission de lumière à sa propre longueur d'onde.

Le répéteur à fibre optique peut également réamplifier un signal atténué, mais il ne peut fonctionner que sur une longueur d'onde spécifique et ne convient pas aux systèmes WDM. C'est la raison pour laquelle l'amplificateur à fibre optique joue un rôle beaucoup plus important dans les systèmes de communication.


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