Les amplificateurs optiques ont révolutionné les communications par fibres optiques longue distance
Dans les situations où le principal problème est la perte, les amplificateurs optiques peuvent en effet être utilisés pour amplifier les signaux sans conversion dans le domaine électrique. De tels amplificateurs optiques ont véritablement révolutionné les communications par fibre optique longue distance.
L’amplificateur optique a pour fonction de rétablir le niveau de puissance du signal, réduit en raison des pertes subies pendant la propagation, sans conversion optique-électrique. La plupart des amplificateurs optiques amplifient la lumière incidente via l'émission stimulée, le même mécanisme que celui utilisé dans les lasers, mais sans le machanisme de rétroaction. l'ingrédient principal est le gain optique réalisé par le pompage de l'amplificateur (électrique ou optique) pour obtenir l'inversion de population. le gain optique, en général, est non seulement fonction de la fréquence, mais aussi de l'intensité du faisceau local. La figure ci-dessous montre le principe de l'amplificateur optique.
Comparativement aux régénérateurs électroniques, les amplificateurs optiques ne nécessitent aucun circuit électronique à grande vitesse, sont transparents pour le débit et le format et, surtout, peuvent amplifier simultanément plusieurs signaux optiques à différentes longueurs d'onde. Ainsi, leur développement a inauguré l’énorme croissance de la capacité de communication utilisant le multiplexage par répartition en longueur d’onde (WDM) dans lequel plusieurs longueurs d’onde portant des signaux indépendants sont propagées dans la même fibre monomode, multipliant ainsi la capacité de la liaison. Contrairement aux régénérateurs électroniques, l’amplificateur WDM ne compense pas la dispersion accumulée dans la liaison et ajoute également du bruit au son optique.
Les amplificateurs optiques ont un impact important sur les systèmes de transmission à fibres optiques. Ils peuvent compenser la perte de lignes de transmission à fibres optiques, réduisant ainsi le nombre de répéteurs électriques. Un avantage économique majeur est la capacité à amplifier simultanément un certain nombre de signaux WDM. Dans une ligne de transmission longue distance (illustrée dans la figure ci-dessous), les amplificateurs optiques, indiqués par des triangles pleins, sont utilisés comme amplificateurs auxiliaires au niveau de l'émetteur, amplificateurs en ligne et préamplificateurs au niveau du récepteur. L'amplificateur en ligne s'appelle un répéteur 1R. En règle générale, un répéteur 1R est inséré tous les 80 à 100 km dans les systèmes de transmission longue distance. Un EDFA est le plus couramment utilisé pour l'amplificateur dans la bande conventionnelle (bande C) de la région spectrale 1530-1565 nm. En effet, la transition de l'état métastable à l'état fondamental d'un EDFA tombe dans la bande C. Cliquez ici pour obtenir des détails sur le produit de l' EDFA en bande C. Chaque fois que le signal traverse l'amplificateur optique, le bruit de l'amplificateur est accumulé, ce qui entraîne une dégradation du rapport de bruit de signal (SNR). Par conséquent, après quelques passages des répéteurs 1R, le signal optique est régénéré par un répéteur 3R électrique qui remplit les trois fonctions de remodelage, de recalage et de régénération.
Plusieurs types d'amplificateurs optiques ont été introduits jusqu'à présent: amplificateur optique à semi-conducteur (SOA), amplificateur à fibre Raman (RFA), amplificateur à fibre dopée aux terres rares (EDFA à dopage à l'erbium fonctionnant à 1 500 nm et FDFA à dopage au praséodyme fonctionnant à 1300 nm). ) et amplificateur optique paramétrique (OPA). Les bandes d'amplification primaires des EDFA sont la bande C (1535-1565 nm) et la bande L (1570-1610 nm); Cependant, des rapports ont été rapportés sur l'extension de la plage de fonctionnement des EDFA à la bande S (1460-1530 nm). D'autre part, les appels de demandes peuvent être conçus pour fonctionner dans n'importe quelle bande. Des SOA capables de fonctionner dans différentes bandes sont disponibles. Les OPA utilisent la non-linéarité pour amplifier un signal et peuvent être utilisés dans n'importe quelle bande.
Aujourd'hui, la plupart des systèmes de communication à fibre optique utilisent des EDFA en raison de leurs avantages en termes de bande passante, de puissance de sortie élevée et de caractéristiques de bruit. Les RFA et les SOA deviennent également importants dans de nombreuses applications. Les travaux sur les APE ont montré qu'il était possible d'obtenir une amplification à large bande avec des valeurs de bruit très faibles.
