Optik Amplifikatör Nedir?

Optik yükselticiler, optik sinyaller olarak da adlandırılan ışık sinyallerini yükseltmek için kullanılan bir teknolojidir. Bir optik amplifikatör, başka bir ara forma dönüştürmeden bir optik sinyali doğrudan yükseltir. Bu, onu bir yenileyici veya tekrarlayıcı olarak adlandırılan, gelen bir optik sinyali elektriğe dönüştürerek ve ardından yeni bir optik sinyal üreterek yükselten başka bir cihazdan ayırır. Optik amplifikatör teknolojisi, lazerler ve fiber optik kablolar gibi cihazlarda optik sinyalleri artırır ve telekomünikasyon gibi uygulamalar için önemlidir.

Optik olarak pompalanmış lazerlerde kullanılan aynı fenomeni kullanan en yaygın amplifikasyon yöntemi, uyarılmış emisyondur. Bu metodu kullanan her optik amplifikatör, bir kazanç ortamı olarak adlandırılan gelen ışığı büyütebilen fiziksel bir ortam içerir. Kazanç ortamı gelen optik enerjiyi, kazanma ortamını pompalamak olarak adlandırılan bir işlem aldığında, gelen ışığın fotonları geçici olarak emilir ve ortamın elektronlarının bir kısmını daha yüksek enerji seviyelerine uyarır. Bu elektronlar daha sonra hızla orijinal seviyelerine geri döner. Yaptıklarında, kaybettikleri enerji, foton biçiminde salınır ve orijinal sinyali yükseltir. Çok yüksek amplifikasyona ihtiyaç duyulursa, optik sinyal sırayla birbirlerinden geçebilecek şekilde birden fazla amplifikatör birlikte zincirlenebilir.

Optik güce, dalga boyuna ve belirli bir cihaz için istenen diğer özelliklere bağlı olarak bir optik amplifikatörde kazanç ortamı olarak birçok farklı madde kullanılabilir. Optik amplifikatörler için en yaygın kazanç ortamı, erbium ve terterum gibi az miktarda nadir toprak elementleri katkılı silikon dioksittir. Yarı iletkenler veya itriyum alüminyum garnet kristalleri gibi başka kazanç ortamları da kullanılabilir.

Raman amplifikatörü adı verilen bir amplifikatör türü, Raman saçılması olarak adlandırılan bir olguyu kullanarak optik sinyalleri güçlendirir. Gelen ışık maddeyle temas ettiğinde, emilmeyen fotonlar farklı yönlere dağılır. Bunların büyük çoğunluğu eskisi gibi aynı dalga boyunu ve frekansı korur. Bu parçacıkların titreşim enerjisinden dolayı madde parçacıklarıyla enerji alışverişinde bulunan çok küçük bir yüzdesi yoktur.

Bunu optik amplifikasyon için kullanmak iki sinyal kaynağı, bir yüksek frekanslı pompa lazeri ve aslında sinyali taşıyan bir optik fiberden daha düşük frekanslı, daha yüksek dalga boylu bir ışık kaynağı içerir. Bir Raman amplifikatöründeki kazanç ortamı, bir pompa lazerinden yüksek frekanslı ışıkla pompalanır, ortamın parçacıklarını uyarır ve Raman saçılmasını uyarmak için titreşimsel enerjilerini arttırır. Optik sinyalin daha yüksek dalga boylu fotonları ortamdan geçerken, sinyal, pompa ışınının pahasına enerji kazanır ve büyütülür. Bu yöntem, öncelikle fiber optik kablolardan gönderilen uzun mesafeli sinyalleri artırmak için telekomünikasyon teknolojisinde kullanılır.