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En la comunicación por fibra óptica, los rayos de luz visible o infrarrojos (IR) que transporta la fibra se atenúan al atravesar el material. Posteriormente, se utiliza el amplificador de fibra óptica para compensar la activación de la información durante la transmisión.
Los amplificadores se insertan en puntos específicos para amplificar las señales ópticas en sistemas donde las señales son débiles. Esta amplificación permite que las señales se transmitan correctamente a través del resto del cable. En redes grandes, se colocan una larga serie de amplificadores de fibra óptica en secuencia a lo largo de todo el enlace de red.
Los amplificadores de fibra óptica comunes incluyen el amplificador de fibra dopada con erbio (o amplificador óptico EDFA), el amplificador de fibra Raman y el amplificador óptico de silicio (SOA). El amplificador de fibra dopada con erbio es el principal tipo de amplificador de fibra utilizado para amplificar la señal en el sistema de fibra óptica WDM. Como sabemos, es la WDM la que aumenta la capacidad del sistema de comunicaciones por fibra, y es el amplificador de fibra dopada con erbio el que posibilita la transmisión WDM. Los amplificadores de fibra se desarrollan para soportar la multiplexación por división de longitud de onda densa (DWDM), denominada amplificador EDFA DWDM, y para expandirse a otras bandas de longitud de onda compatibles con la fibra óptica.
Existen diversos mecanismos físicos que pueden utilizarse para amplificar una señal luminosa, correspondientes a los principales tipos de amplificadores ópticos. En los amplificadores de fibra dopada y los láseres masivos, la emisión estimulada en el medio de ganancia del amplificador provoca la amplificación de la luz entrante. En los amplificadores ópticos semiconductores (SOA), se produce la recombinación electrón-hueco. En los amplificadores Raman, la dispersión Raman de la luz entrante con fonones en la red del medio de ganancia produce fotones coherentes con los fotones entrantes. Los amplificadores paramétricos utilizan la amplificación paramétrica.
Cuando la luz se transmite a través de la materia, parte de ella se dispersa en direcciones aleatorias. Una pequeña parte de la luz dispersada presenta frecuencias diferentes a las del haz incidente en cantidades iguales a las frecuencias de vibración del sistema de dispersión del material. Los amplificadores Raman de fibra óptica funcionan dentro de este pequeño rango de dispersión. Si el haz inicial es suficientemente intenso y monocromático, se puede alcanzar un umbral más allá del cual la luz en las frecuencias Raman se amplifica, se intensifica y generalmente presenta las características de la emisión estimulada. Esto se denomina efecto Raman estimulado o coherente.
El amplificador de fibra óptica EFDA funciona añadiendo erbio (iones de tierras raras) al material del núcleo de la fibra como dopante, generalmente en concentraciones de unos pocos cientos de partes por millón. La fibra es altamente transparente a la longitud de onda del láser de erbio, de dos a nueve micras. Al ser bombeada por un diodo láser, se crea ganancia óptica y se produce la amplificación.
Un amplificador óptico de silicio o semiconductor funciona de forma similar a un láser básico. Su estructura es muy similar: dos placas de material semiconductor especialmente diseñadas, una sobre otra, con otro material entre ellas formando la "capa activa". Se aplica una corriente eléctrica a través del dispositivo para excitar los electrones, que luego pueden volver al estado fundamental no excitado y emitir fotones. La señal óptica entrante estimula la emisión de luz en su propia longitud de onda.
El repetidor de fibra óptica también puede reamplificar una señal atenuada, pero solo funciona en una longitud de onda específica y no es apto para sistemas WDM. Por ello, el amplificador de fibra óptica desempeña un papel mucho más importante en los sistemas de comunicación.
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