Hva er en optisk forsterker?

Optiske forsterkere er en teknologi som brukes til å forsterke lyssignaler, også kalt optiske signaler.En optisk forsterker forsterker et optisk signal direkte, uten å konvertere det til en annen mellomform.Dette skiller det fra en annen type enhet, kalt en regenerator eller repeater, som øker et innkommende optisk signal ved å konvertere det til strøm og deretter generere et nytt optisk signal.Optisk forsterkerteknologi øker optiske signaler i enheter som lasere og fiberoptiske kabler og er viktig for applikasjoner som telekommunikasjon.

Den vanligste amplifiseringsmetoden, som utnytter det samme fenomenet som brukes i optisk pumpet lasere, er stimulert emisjon.Hver optisk forsterker som bruker denne metoden inneholder et fysisk medium som kan forsterke innkommende lys, kalt et forsterkningsmedium.Når forsterkningsmediet mottar innkommende optisk energi, en prosess referert til som å pumpe forsterkningsmediet, absorberes de innkommende fotonene av lys midlertidig og begeistret noen av medietelektronene til høyere energinivå.Disse elektronene faller deretter raskt tilbake til sitt opprinnelige nivå.Når de gjør det, frigjøres energien de mister i form av fotoner, og forsterker det opprinnelige signalet.Hvis det er behov for veldig høy forsterkning, kan flere forsterkere lenker sammen slik at det optiske signalet kan passere gjennom hver av dem i rekkefølge.

Mange forskjellige stoffer kan brukes som forsterkningsmedier i en optisk forsterker, avhengig av den optiske kraften, bølgelengden, og andre egenskaper ønsket for en bestemt enhet.Det vanligste forsterkningsmediet for optiske forsterkere er silisiumdioksid dopet med små mengder sjeldne jordelementer som erbium og ytterbium.Andre gevinstmedier, for eksempel halvledere eller ytrium aluminiums granatkrystaller, kan også brukes.

En type forsterker kalt en Raman -forsterker øker optiske signaler ved å utnytte et fenomen kalt Raman -spredning.Når innkommende lys kommer i kontakt med materie, er fotoner som ikke blir absorbert spredt i forskjellige retninger.Det store flertallet av dem beholder samme bølgelengde og frekvens som før.En veldig liten prosentandel av dem, som har utvekslet energi med partiklene av materie på grunn av vibrasjonsenergien til disse partiklene, gjør ikke.

Utnytte dette for optisk amplifisering involverer to lyskilder, en høyfrekvent pumpelaser og en lavere-Frekvens, lyskilde med høyere bølgelengde fra en optisk fiber som faktisk bærer signalet.Forsterkningsmediet i en Raman-forsterker pumpes med høyfrekvent lys fra en pumpelaser, spennende partiklene i mediet og øker deres vibrasjonsenergi for å stimulere Raman-spredning.Når fotonene med høyere bølgelengde av det optiske signalet passerer gjennom mediet, får signalet energi på bekostning av pumpestrålen og forsterkes.Denne metoden brukes hovedsakelig i telekommunikasjonsteknologi for å øke langdistansesignaler sendt gjennom fiberoptiske kabler.