Усилители оптических сигналов в оптическом кабеле

Активной средой усилителя является одномодовое волокно, сердцевина которого легируется примесями редкоземельных элементов с целью создания трехуровневой атомной системы. Лазер накачки возбуждает электронную подсистему примесных атомов. В результате чего электроны с основного состояния (уровень А) переходят в возбужденное состояние (уровень В). Далее происходит релаксация электронов с уровня В на промежуточный уровень С. Когда заселенность уровня С становится достаточно высокой, так что образуется инверсная заселенность уровней А и С, то такая система способна индуцировано усиливать входной оптический сигнал в определенном диапазоне длин волн. Если же входной сигнал не нулевой, то происходит спонтанное излучение возбужденных атомов примесей, приводящее к шуму.

Среди преимуществ оптических усилителей EDFA (Erbium Doped Fibre Amplifier) — их универсальность. Они используются в различных структурах, совмещающих разнородные аналоговые или цифровые каналы передачи. Они не испытывают зависимости от скорости передачи данных. К достоинствам относятся ровные характеристики усиления во всем диапазоне частот, поэтому усилители могут использоваться на больших расстояниях. Оптические усилители обеспечивают необходимый уровень усиления без потери качества сигнала, а любые колебания длины волн быстро подавляются. Самое широкое применение в оптических сетях кабельного телевидения нашли предварительные усилители, бустерные усилители, линейные усилители мощности.