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El amplificador óptico , introducido en la década de 1990, conquistó la tecnología de regeneradores y abrió las puertas a la tecnología WDM. Se utiliza principalmente para amplificar una señal óptica directamente, sin necesidad de convertirla previamente en una señal eléctrica. Existen muchos tipos de amplificadores ópticos, como los amplificadores Raman, los amplificadores de fibra dopada con erbio (EDFA) y los amplificadores ópticos semiconductores (SOA). Este artículo presentará con mayor claridad los amplificadores SOA y analizará sus ventajas y desventajas.
Conceptos básicos del amplificador óptico semiconductor (SOA)
Los amplificadores ópticos SOA utilizan semiconductores como medio de ganancia y están diseñados para aplicaciones generales que aumentan la potencia de lanzamiento óptico y compensan la pérdida de otros dispositivos ópticos. Los amplificadores ópticos semiconductores se utilizan frecuentemente en sistemas de telecomunicaciones como componentes de fibra óptica en espiral, operando con longitudes de onda de señal entre 0,85 µm y 1,6 µm y generando ganancias de hasta 30 dB. Los amplificadores ópticos semiconductores, disponibles en longitudes de onda de 1310 nm, 1400 nm, 1500 nm y 1600 nm, pueden utilizarse con entrada/salida de fibra monomodo o con mantenimiento de la polarización.
Puntos clave del amplificador SOA
Longitud de onda seleccionable: 1310 nm, 1400 nm, 1550 nm y 1610 nm
Alta ganancia de fibra a fibra de 20 dB
Salida de hasta 16 dBm
1 MHz con ancho de pulso de 10 ns (opcional)
Entrada/salida de fibra PM Panda (opcional)
Similares a los láseres, pero con extremos no reflectantes y emisión de longitud de onda amplia.
La señal óptica entrante estimula la emisión de luz en su propia longitud de onda.
El proceso continúa a través de la cavidad para amplificar la señal.
Principio de funcionamiento del amplificador SOA
El principio básico de funcionamiento de un SOA es el mismo que el de un láser semiconductor, pero sin retroalimentación. Los SOA amplifican la luz incidente mediante emisión simulada. Al atravesar la región activa, los electrones pierden energía en forma de fotones y regresan a su estado fundamental. Estos fotones estimulados tienen la misma longitud de onda que la señal óptica, lo que la amplifica.
SOA sobre EFDA en redes DWDM
Como se muestra en la solución a continuación, se utilizan redes metropolitanas de 120 km con un amplificador SOA. Quizás se pregunte por qué no usar EDFA en las redes mencionadas.
En teoría, los amplificadores ópticos SOA no son comparables con los EDFA en términos de rendimiento. Su figura de ruido suele ser mayor, el ancho de banda de ganancia puede ser similar y los SOA presentan distorsiones no lineales mucho más intensas en forma de automodulación de fase y mezcla de cuatro ondas. Sin embargo, el amplificador óptico semiconductor es de pequeño tamaño y bombeo eléctrico, lo que suele ser más económico que el EDFA. Además, el SOA puede funcionar con un láser de baja potencia.
¿Cómo elegir un amplificador óptico SOA?
Al seleccionar un amplificador SOA, debe verificar todos los parámetros detallados en la ficha técnica del producto. Pero, en serio, ¿lo entiende? No, lea la siguiente sección.
Los parámetros clave utilizados para caracterizar un amplificador SOA son la ganancia, el ancho de banda de ganancia, la potencia de salida de saturación y el ruido.
La ganancia es el factor que amplifica la señal de entrada y se mide como la relación entre la potencia de salida y la potencia de entrada (en dB). Una mayor ganancia produce una señal óptica de salida más potente.
El ancho de banda de ganancia define el rango de ancho de banda donde funciona la amplificación. Un ancho de banda de ganancia amplio es deseable para amplificar una amplia gama de longitudes de onda de señal.
La potencia de salida de saturación es la potencia de salida máxima alcanzable tras la amplificación, más allá de la cual no se alcanza ninguna amplificación. Es importante que el SOA tenga un alto nivel de saturación de potencia para mantenerse en la región de trabajo lineal y tener un rango dinámico más amplio.
El ruido define la señal no deseada dentro del ancho de banda de la señal, generada por el procesamiento físico en el amplificador. Se utiliza un parámetro llamado figura de ruido para medir el impacto del ruido, que suele rondar los 5 dB.
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