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 lysfotonene midlertidigog begeistre noen av mediumets elektroner 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 amplifisering, kan flere forsterkere lenket 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 optisk kraft, bølgelengde og andre egenskaper som er 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 yttrium aluminiums granatkrystaller, kan også brukes.
En type forsterker som kalles en Raman -forsterker øker optiske signaler ved å utnytte en pHEnomenon kalte 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, ikke.
Utnyttelse av 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 først og fremst i telekommunikationeteknologi for å øke langdistansesignaler sendt gjennom fiberoptiske kabler.