Was ist ein optischer Verstärker?

optische Verstärker sind eine Technologie, mit der Lichtsignale genannt werden, auch als optische Signale bezeichnet. Ein optischer Verstärker verstärkt ein optisches Signal direkt, ohne es in eine andere Zwischenform umzuwandeln. Dies unterscheidet es von einer anderen Art von Gerät, die als Regenerator oder Repeater bezeichnet wird und ein eingehendes optisches Signal stärkt, indem es es in Elektrizität umwandelt und dann ein neues optisches Signal erzeugt. Die optische Verstärkerentechnologie steigert optische Signale in Geräten wie Lasern und faseroptischen Kabeln und ist für Anwendungen wie Telekommunikation wichtig. Jeder optische Verstärker, der diese Methode verwendet, enthält ein physikalisches Medium, das eingehende Licht verstärken kann, das als Verstärkungsmedium bezeichnet wird. Wenn das Verstärkungsmedium eingehende optische Energie erhält, ein Prozess, der als Pumpen des Verstärkungsmediums bezeichnet wird, werden die eingehenden Lichtphotonen vorübergehend absorbiertund erregen einige der Elektronen des Mediums auf höhere Energieniveaus. Diese Elektronen fallen dann schnell zu ihrem ursprünglichen Niveau zurück. Wenn sie es tun, wird die Energie, die sie verlieren, in Form von Photonen freigesetzt und das ursprüngliche Signal verstärkt. Wenn eine sehr hohe Verstärkung benötigt wird, können mehrere Verstärker miteinander verkettet werden, damit das optische Signal nacheinander durchlaufen kann.

Viele verschiedene Substanzen können als Verstärkungsmedien in einem optischen Verstärker verwendet werden, abhängig von der optischen Leistung, Wellenlänge und anderen für ein bestimmt gewünschten Eigenschaften. Das häufigste Gewinnmedium für optische Verstärker ist Siliziumdioxid mit kleinen Mengen von Seltenerdelementen wie Erbium und Ytterbium. Andere Gewinnmedien wie Halbleiter oder Yttrium -Aluminium -Granatkristalle können ebenfalls verwendet werden.

Eine Art Verstärker, der als Raman -Verstärker bezeichnet wirdEnomenon namens Raman -Streuung. Wenn eingehendes Licht mit Materie in Kontakt kommt, sind Photonen, die nicht absorbiert werden, in verschiedene Richtungen verstreut. Die große Mehrheit von ihnen behält die gleiche Wellenlänge und Frequenz wie zuvor. Ein sehr kleiner Prozentsatz von ihnen, der aufgrund der Schwingungsenergie dieser Partikel mit den Materiepartikeln Energie ausgetauscht hat, nicht.

Dies für die optische Verstärkung ausnutzt, beinhaltet zwei Lichtquellen, einen Hochfrequenzpumpenlaser und eine niedrigere Frequenz-Lichtquelle mit höherer Wellenlänge von einer optischen Faser, die das Signal tatsächlich trägt. Das Verstärkungsmedium in einem Raman-Verstärker wird mit hohem Frequenzlicht aus einem Pumpenlaser gepumpt, die Partikel des Mediums aufregen und ihre Schwingungsenergie erhöhen, um die Raman-Streuung zu stimulieren. Wenn die Photonen mit höherer Wellenlänge des optischen Signals durch das Medium verlaufen, gewinnt das Signal Energie auf Kosten des Pumpenstrahls und wird verstärkt. Diese Methode wird hauptsächlich in Telekommunicat verwendetIonen-Technologie zur Steigerung der durch faseroptischen Kabel gesendeten Ferndistanzsignale.