توزيع مكبر للصوت الليزر

التعريف: مضخم الألياف في وصلة بيانات الألياف الضوئية، وهي عملية التضخيم التي تحدث عبر ألياف نقل طويلة جدًا.

بالنسبة لوصلات الألياف الطويلة المستخدمة في نقل البيانات لمسافات طويلة، هناك حاجة إلى واحد أو أكثر من مضخمات الألياف لضمان قوة إشارة كافية في جهاز الاستقبال وللحفاظ على نسبة إشارة إلى ضوضاء كافية مع ضمان معدل خطأ في البتات. في كثير من الحالات، تكون هذه المضخمات منفصلة، ​​ويتم تنفيذها باستخدام بضعة أمتار من الألياف الأرضية النادرة، ويتم ضخها بواسطة ليزر ديود مقترن بالألياف، وأحيانًا كجزء من جهاز الإرسال أو أمام جهاز الاستقبال مباشرة، أو في منتصف الإرسال الألياف المستخدمة في مكان ما. يمكن أيضًا استخدام مكبر للصوت الموزع في ألياف النقل نفسها. عادةً ما يتم حقن ضوء المضخة في منفذ جهاز الاستقبال أو جهاز الإرسال، أو يتم حقن كلا المنفذين في نفس الوقت. قد يحقق هذا المضخم الموزع مكاسب إجمالية مماثلة، لكن الكسب لكل وحدة طول أقل بكثير. وهذا يعني أنه يمكن الحفاظ على مستوى طاقة إشارة معقول في ظل وجود خسائر في الإرسال، بدلاً من زيادة الطاقة ببضعة ديسيبل.

إيجابيات وسلبيات:

تتمثل إحدى ميزات استخدام مكبرات الصوت الموزعة في انخفاض تراكم ضوضاء مكبر الصوت على الوصلة. ويرجع ذلك أساسًا إلى الحفاظ على قوة الإشارة طوال الوقت وليس بدرجة منخفضة جدًا، كما هو الحال مع مكبرات الصوت المنفصلة. ويمكن بعد ذلك تقليل قدرة الإشارة القصوى دون إضافة ضوضاء مكبر الصوت. وهذا في الواقع يقلل من التأثيرات غير الخطية المحتملة للألياف.

العيب الكبير جدًا لمكبرات الصوت الموزعة هو الحاجة إلى طاقة مضخة أعلى. وينطبق هذا على مكبرات الصوت رامان ومكبرات الصوت المخدرة بالأرض النادرة، والتي سيتم مناقشتها أدناه.

تعتمد مزايا الأنواع المختلفة من مكبرات الصوت على نظام النقل وخصائصه. على سبيل المثال، بالنسبة للأنظمة التي تعتمد فقط على وحدات العزل، فإن العوامل المهمة التي يجب مراعاتها هي نطاق الطول الموجي وعرض نطاق الإشارة.

مضخم الليزر الموزع

يمكن تنفيذ مضخمات التوزيع في شكلين مختلفين. الطريقة الأولى هي استخدام ألياف نقل تحتوي على بعض الأيونات الأرضية النادرة المخدرة، مثل أيونات الإربيوم، ولكن تركيز التطعيم يجب أن يكون أقل بكثير من تركيز ألياف المضخم العادية. على الرغم من أن ألياف السيليكا تستخدم بشكل شائع في الاتصالات، إلا أن قابلية ذوبانها في الأيونات الأرضية النادرة منخفضة جدًا، ويمكن أن يؤدي انخفاض المنشطات إلى تجنب تأثيرات التبريد. ومع ذلك، نظرًا لأن الألياف الضوئية للإرسال لها أيضًا بعض القيود الأخرى، فمن الصعب تحسين الألياف الضوئية للحصول على عرض نطاق ترددي كبير. على وجه الخصوص، فإن أي منشط سيزيد من خسائر الإرسال، وهي ليست مشكلة خطيرة في مكبرات الصوت المنفصلة القصيرة.

نظرًا لأن ضوء المضخة الخاص بمكبر الصوت الموزع يحتاج أيضًا إلى الإرسال عبر مسافة طويلة، فسوف يتعرض لفقدان الإرسال. إذا كان الطول الموجي للمضخة أصغر بكثير من الطول الموجي للإشارة، فإن الخسارة تكون أكبر من ضوء الإشارة. لذلك، تحتاج مكبرات الصوت المطلية بالإربيوم ذات التوزيع الطويل إلى استخدام ضوء مضخة 1.45 ميكرون بدلاً من ضوء 980 نانومتر الشائع الاستخدام. وهذا بدوره سيضع المزيد من القيود على الشكل الطيفي لكسب مكبر الصوت. حتى مع الأطوال الموجية الطويلة للمضخة، تكون متطلبات طاقة المضخة أعلى بسبب خسائر المضخة مقارنة بمضخمات الألياف المنفصلة.

مكبر للصوت رامان الموزع

نوع آخر من مكبرات الصوت الموزعة هو مضخم رامان، الذي لا يتطلب المنشطات الأرضية النادرة. وبدلاً من ذلك، فإنه يستخدم تشتت رامان المحفز لتحقيق عملية التضخيم. وبالمثل، يصعب تحسين ألياف النقل لعمليات تضخيم رامان لأن خسائر النقل يجب أن تكون منخفضة ويتعرض ضوء المضخة أيضًا لفقدان النقل. ولذلك، هناك حاجة إلى قوة مضخة عالية جدا.

يعتمد طيف الكسب لمصدر المضخة على التركيب الكيميائي لنواة الألياف. يمكن تحقيق طيف كسب أوسع من خلال الجمع بين أطوال موجية مختلفة للمضخة.