Con el fin de transmitir señales a largas distancias (> 100 km) es necesario compensar las pérdidas de atenuación dentro de la fibra óptica (canal de transmisión óptico). Este es el objetivo de los amplificadores ópticos.
Las pérdidas típicas en la fibra óptica de 1,5 micras están en el intervalo de 0,2 dB / km. Es posible convertir la señal óptica en señal eléctrica y el uso de amplificadores electrónicos convencionales para compensar las pérdidas de transmisión y luego convertir de nuevo la señal a óptica. Sin embargo, estas conversiones de señal requieren elementos electrónicos de velocidad costosos.
Un amplificador óptico amplifica una señal óptica directamente, sin la necesidad de convertirla antes en una señal eléctrica.
Las principales características de los amplificadores ópticos son: Ganancia (dB), el rango de frecuencias de funcionamiento o BW (bandwidth/ ancho de banda), saturación de ganancia: Máxima potencia de salida, y nivel de ruido de salida. La ganancia se define en la siguiente ecuación
, donde Po y Pi son las potencias de salida y entrada respectivamente.
Hay tres tipos principales de amplificadores ópticos: Los EDFAs (erbium-doped fibre amplifiers), los SOAs (semiconductor optical amplifiers), y los amplificadores de fibra Raman. En los EDFAs el medio de amplificación es un cristal de fibra óptica dopado con iones de erbio que son bombeados ópticamente a un estado de inversión de población con una entrada óptica separada. Los SOAs se bombean con corriente eléctrica y el medio de ganancia está formado por semiconductores intrínsecos. Estos amplificadores ópticos son muy usados en redes locales debido a su relativo bajo coste y suficiente ganancia para distancias cortas.
En los amplificadores Raman, la amplificación se basa en SRS estimulado (dispersión estimulada Raman). La dispersión Raman es un proceso en el que la luz es dispersada por las moléculas de una longitud de onda inferior a una longitud de onda mayor.
Algunos tipos de amplificadores ópticos |
Características |
Desventajas |
SOAs 400 – 2000 nm |
Similares a las cavidades láser (láseres semiconductoes). Gran BW y buena ganancia |
Elevada figura de ruido y niveles de cross-talk. |
Rare earth doped fibre amplifiers erbium – EDFA 1500 nm Praseodymium – PDFA 1300 nm |
Amplificación principalmente a través del proceso de emisión estimulada. La ganancia depende tanto de la frecuencia como de la intensidad del haz local |
Relativo gran tamaño Efectos de Cross-talk y saturación de ganancia. Emisión espontánea de ruido |
Amplificadores Raman y Brillouin |
No requieren inversion de población. |
Las señales de bombeo y amplificada son de longitud de onda distinta. Alto coste |