Bộ khuếch đại quang học là gì?

Bộ khuếch đại quang học là một công nghệ được sử dụng để khuếch đại tín hiệu ánh sáng, còn được gọi là tín hiệu quang.Bộ khuếch đại quang khuếch đại trực tiếp tín hiệu quang, mà không chuyển đổi nó thành một dạng trung gian khác.Điều này phân biệt nó với một loại thiết bị khác, được gọi là bộ tái tạo hoặc bộ lặp, giúp tăng tín hiệu quang học đến bằng cách chuyển đổi nó thành điện và sau đó tạo ra tín hiệu quang mới.Công nghệ khuếch đại quang học tăng cường tín hiệu quang học trong các thiết bị như laser và cáp quang và rất quan trọng đối với các ứng dụng như viễn thông. Phương pháp khuếch đại phổ biến nhất, khai thác cùng một hiện tượng được sử dụng trong laser được bơm quang học, được kích thích.Mỗi bộ khuếch đại quang học bằng phương pháp này đều chứa một phương tiện vật lý có thể khuếch đại ánh sáng đến, được gọi là phương tiện tăng.Khi môi trường tăng nhận được năng lượng quang học đến, một quá trình được gọi là bơm môi trường tăng, các photon ánh sáng đến được hấp thụ tạm thời và kích thích một số electron môi trường lên mức năng lượng cao hơn.Những electron này sau đó nhanh chóng giảm xuống cấp độ ban đầu của chúng.Khi họ làm, năng lượng họ mất được giải phóng dưới dạng photon, khuếch đại tín hiệu ban đầu.Nếu cần khuếch đại rất cao, nhiều bộ khuếch đại có thể được xếp lại với nhau để tín hiệu quang học có thể truyền qua từng loại chúng.và các đặc điểm khác mong muốn cho một thiết bị cụ thể.Môi trường tăng phổ biến nhất cho các bộ khuếch đại quang học là silicon dioxide pha tạp với một lượng nhỏ các nguyên tố đất hiếm như erbium và ytterbium.Các phương tiện tăng khác, chẳng hạn như chất bán dẫn hoặc tinh thể garnet nhôm yttri, cũng có thể được sử dụng.Khi ánh sáng đến tiếp xúc với vật chất, các photon không được hấp thụ được phân tán theo các hướng khác nhau.Phần lớn trong số họ giữ lại cùng bước sóng và tần số như trước đây.Một tỷ lệ rất nhỏ trong số chúng, đã trao đổi năng lượng với các hạt vật chất do năng lượng rung động của các hạt đó, không khai thác điều này để khuếch đại quang học liên quan đến hai nguồn sáng, laser bơm tần số cao và thấp hơnTần suất, nguồn ánh sáng bước sóng cao hơn từ sợi quang thực sự mang tín hiệu.Môi trường tăng trong bộ khuếch đại Raman được bơm bằng ánh sáng tần số cao từ laser bơm, làm cho các hạt của môi trường và tăng năng lượng rung động của chúng để kích thích sự tán xạ Raman.Khi các photon có bước sóng cao hơn của tín hiệu quang đi qua môi trường, tín hiệu tăng năng lượng với chi phí của chùm bơm và được khuếch đại.Phương pháp này được sử dụng chủ yếu trong công nghệ viễn thông để tăng tín hiệu đường dài được gửi qua cáp quang.