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L'amplificateur optique est une technologie essentielle pour les réseaux de communication optique. N'ayant plus besoin d'être converti en signal électrique, il remplace désormais les répéteurs. Il existe plusieurs types d'amplificateurs optiques, parmi lesquels les principaux sont l'amplificateur à fibre dopée (par exemple, l'EDFA), l'amplificateur optique à semi-conducteur (SOA) et l'amplificateur Raman à fibre. Nous allons les étudier et les comparer dans cet article.
Avant de comparer les différents amplificateurs optiques, examinons de plus près l'amplificateur à fibre optique. Un répéteur intègre généralement un récepteur et un émetteur dans un seul boîtier. Le récepteur convertit l'énergie optique entrante en énergie électrique. La sortie électrique du récepteur alimente l'entrée électrique de l'émetteur. La sortie optique de l'émetteur représente une version amplifiée du signal d'entrée optique, augmentée de bruit. Les répéteurs ne sont pas adaptés aux réseaux à fibre optique, où de nombreux émetteurs envoient des signaux à de nombreux récepteurs à des débits binaires et des formats différents. En revanche, contrairement à un répéteur, un amplificateur optique amplifie directement le signal optique, sans transformation électrique ni électro-optique. De plus, un amplificateur optique idéal devrait prendre en charge un fonctionnement multicanal sur une bande de longueurs d'onde aussi large que possible, offrir un gain constant sur une large plage dynamique, une puissance de sortie saturée élevée, un faible bruit et une suppression efficace des transitoires. Voici quelques avantages des amplificateurs optiques :
Prise en charge de tous les débits binaires et formats de signal
Prendre en charge toute la gamme des longueurs d'onde
Augmentez la capacité des liaisons fibre optique grâce au multiplexage WDM.
Fournir la capacité des réseaux entièrement optiques, et pas seulement des liaisons point à point
Après cette brève introduction aux amplificateurs optiques, nous abordons aujourd'hui le sujet principal. Comme mentionné précédemment, il existe trois grandes technologies d'amplification. Chacune possède son propre principe de fonctionnement, ses caractéristiques et ses applications. Nous les décrirons une à une dans les paragraphes suivants.
Amplificateur à fibre dopée (Exemple typique : EDFA)
L'amplificateur à fibre dopée à l'erbium (EDFA) est l'amplificateur à fibre optique le plus répandu. Il est principalement constitué de fibre dopée à l'erbium (EDF), d'une source de lumière de pompage, de coupleurs optiques, d'isolateurs optiques, de filtres optiques et d'autres composants. L'insertion d'une impureté infime, sous forme d'ion erbium trivalent, dans le cœur de silice de la fibre optique modifie ses propriétés optiques et permet l'amplification du signal.
Avantages et inconvénients de l'EDFA
Avantages
● L'EDFA présente un taux d'utilisation de la puissance de la pompe élevé (>50%)
● Amplification directe et simultanée d'une large bande de longueurs d'onde (>80 nm) dans la région de 1550 nm, avec un gain relativement plat
● La planéité peut être améliorée par des filtres optiques d'égalisation du gain
● Gain supérieur à 50 dB
● Faible niveau de bruit adapté aux applications longue distance
Inconvénients
● La taille de l'EDFA n'est pas petite
● Il ne peut pas être intégré à d'autres dispositifs semi-conducteurs.
Amplificateur optique à semi-conducteurs (SOA)
L'amplificateur optique à semi-conducteur (SOA) est un type d'amplificateur optique utilisant un semi-conducteur comme milieu amplificateur. Sa structure est similaire à celle des diodes laser Fabry-Pérot, mais il est doté d'éléments antireflets sur ses faces d'extrémité. Contrairement aux autres amplificateurs optiques, le SOA est pompé électroniquement (directement par un courant appliqué) et ne nécessite pas de laser de pompage externe.
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