Introducción a las categorías de dispositivos ópticos activos

En las redes de fibra óptica , los dispositivos ópticos activos son componentes clave. Permiten la conversión de señales eléctricas y ópticas entre sí, constituyendo el sistema de transmisión óptica del corazón. Los dispositivos ópticos activos se dividen en las siguientes tres categorías.

A. Fuente de luz

El dispositivo que convierte la señal eléctrica en señal óptica se denomina fuente de luz. Las principales fuentes de luz son los diodos emisores de luz (LED) y los diodos láser (LD).

B. Detector óptico

El dispositivo que convierte la señal óptica en eléctrica se denomina detector óptico. Los principales detectores ópticos son el fotodiodo y el fotodiodo de avalancha.

La señal óptica transmitida a través de la fibra óptica llega al extremo receptor, que cuenta con un elemento receptor de luz. Sin embargo, dado que la luz aún no ha alcanzado el nivel de percepción eléctrica, no es posible convertir la señal óptica obtenida mediante la reducción de la señal original. Entre ellas, una de las señales ópticas se transforma en señales eléctricas, y luego, mediante un circuito electrónico, se amplifica el proceso y finalmente se restaura la señal original. El elemento de conmutación de recepción se denomina detector de luz o fotodetector, detector de cortocircuito, también conocido como fotodetector o fotodiodo. Los detectores ópticos comunes incluyen fotodiodos PN, fotodiodos PIN y fotodiodos de avalancha (APD). Los sistemas de comunicación por fibra óptica requieren que los detectores ópticos sean de alta sensibilidad, respuesta rápida, bajo nivel de ruido, estables y fiables.

C. Amplificador óptico

Los amplificadores de fibra óptica se han vuelto nuevos en el campo de los dispositivos activos. El amplificador de fibra dopada con erbio (EDFA) tiene actualmente un gran número de aplicaciones, mientras que el amplificador Raman de fibra óptica (FRA) es muy prometedor.

Los amplificadores de fibra óptica no solo amplifican la señal óptica directamente, sino que también ofrecen zoom óptico en tiempo real, de alta ganancia, banda ancha, en línea, con bajo ruido y bajas pérdidas. Son componentes clave en la nueva generación de sistemas de comunicación por fibra óptica.

Esta tecnología no solo solucionó la atenuación de las limitaciones de velocidad y distancia de transmisión de las redes ópticas, sino que, aún más importante, creó la banda WDM de 1550 nm, que permite la multiplexación por división de longitud de onda (WDM) de ultraalta velocidad, gran capacidad y alcance ultralargo, así como la multiplexación por división de longitud de onda densa (DWDM), lo que convierte la transmisión óptica en una realidad. Este hecho marca un hito histórico en el desarrollo de las comunicaciones por fibra óptica.

En la práctica, los amplificadores de fibra óptica se caracterizan principalmente por su EDFA, amplificadores ópticos de semiconductores (SOA) y FRA. El amplificador EDFA, con su excelente rendimiento, se utiliza ampliamente en sistemas de comunicación de fibra óptica de larga distancia, gran capacidad y alta velocidad, redes de acceso, redes de televisión por cable (CATV) y sistemas militares, en áreas como amplificadores de potencia, repetidores y preamplificadores. Un amplificador de fibra óptica generalmente se compone de un amplificador de fibra óptica de medio de ganancia y una estructura de acoplamiento de entrada-salida de luz de bombeo.