¿Qué es un Amplificador de Fibra?
Un amplificadores de fibra (amplificador de fibra óptica) es un amplificador utilizado para amplificar señales ópticas.
Cuando se propagan señales ópticas por una fibra óptica, éstas se atenúan por transmisión o distribución, y el amplificador se utiliza para compensarlo. Hasta ahora, las señales ópticas se amplificaban eléctricamente mediante circuitos integrados semiconductores, etc., antes de reconvertirse en luz y volver a transmitirse.
En cambio, los amplificadores de fibra pueden amplificar la propia señal óptica directamente en la fibra óptica, por lo que su uso está muy extendido en el campo de las comunicaciones ópticas.
Aplicaciones de los Amplificadores de Fibra
Los amplificadores de fibra (amplificadores de fibra óptica) se utilizan ampliamente en el campo de las comunicaciones ópticas que utilizan fibras ópticas, especialmente en aplicaciones de comunicación óptica de larga distancia en las que la atenuación de la luz durante la propagación en el interior de las fibras es un problema.
La amplificación de señales ópticas mediante fibras dopadas con elementos de tierras raras de corriente principal tiene una elevada potencia de salida. También pueden amplificar señales ópticas con altas frecuencias de modulación y señales ópticas de longitud de onda multiplexada, que no pueden tratarse mediante amplificación eléctrica con semiconductores, por lo que son adecuadas para señales ópticas con alto contenido de información.
Aprovechando estas características, los amplificadores de fibra se utilizan en sistemas de retransmisión a larga distancia, sistemas de multidistribución óptica y sistemas de multiplexación de frecuencias ópticas en comunicaciones ópticas.
Principios de los Amplificadores de Fibra
Los amplificadores de fibra (amplificadores de fibra óptica) se componen principalmente de fibras dopadas con tierras raras y diodos láser de bombeo (LD de bombeo) y tienen el principio de amplificar las señales ópticas utilizando el fenómeno físico de la emisión inducida.
En primer lugar, cuando los iones de tierras raras son excitados por el LD de bombeo, la luz de señal de entrada se dispara y amplifica como señal óptica sin conversión a señal eléctrica por emisión inducida. Otros componentes incluyen un acoplador WDM para combinar la luz de señal de entrada con la luz de bombeo y un aislador óptico para evitar que la luz amplificada oscile, y cambiando el tipo de iones de tierras raras utilizados para el dopaje y el material de la fibra óptica, también se puede amplificar la luz en diferentes bandas de longitud de onda.
Como iones de tierras raras, en correspondencia con sus niveles de energía, pueden utilizarse para la amplificación iones Pr en la banda de 1,3 μm, iones Er en las bandas de 1,5 μm y 0,85 μm, iones Tm en las bandas de 1,4 μm y 2 μm e iones Yb en la banda de 1,0 μm, y en particular en las bandas de 1,3 μm, 1,4 μm y 0,85 μm. Para la amplificación se utilizan fibras de fluoruro en lugar de fibras de cuarzo.
Tipos de Amplificadores de Fibra
1. Amplificador de Fibra Dopada con Erbio (EDFA).
Las fibras ópticas de cuarzo para comunicaciones ópticas de larga distancia tienen una pérdida mínima a una longitud de onda de 1,55 µm, por lo que se están construyendo redes de transmisión de comunicaciones ópticas de larga distancia utilizando láseres semiconductores con longitudes de onda en esta proximidad como fuentes de luz. Las redes de transmisión de comunicaciones ópticas de larga distancia pueden extenderse a lo largo de varios cientos de kilómetros, por lo que antes las pérdidas se convertían de luz a señales eléctricas, se amplificaban eléctricamente y luego se volvían a convertir en luz y se inyectaban en las fibras ópticas.
Con la llegada de los Amplificadores de fibra dopados con erbio (EDFA), las señales ópticas en la banda de 1,55-μm pueden amplificarse tal cual en combinación con la luz incidente de diodos láser de bombeo de 0,98-μm y 1,48-μm, lo que la convierte en la tecnología dominante en los actuales sistemas de comunicación óptica de larga distancia.
2. Amplificador Raman de fibra (FRA)
Además de los amplificadores de fibra dopada con erbio, los amplificadores de raman de fibra (FRA) son otro tipo de amplificador de fibra que ha atraído la atención recientemente: cuando se inyecta luz intensa en una fibra óptica, es posible obtener una ganancia de banda relativamente ancha en el lado de longitud de onda larga, aproximadamente a 100 nm de la luz de bombeo.
Como la longitud de onda puede fijarse libremente y el fenómeno físico tiene una ganancia de banda relativamente ancha, se espera que esta tecnología encuentre aplicación en las comunicaciones de fibra óptica multiplexadas por longitud de onda (WDM). Sin embargo, la necesidad de una luz de excitación de alta potencia supone un reto. Los fabricantes están trabajando duro para desarrollar la tecnología, incluida la tecnología para desarrollar la luz láser.
Más Información sobre Amplificadores de Fibra
1. Desarrollo de Sensores de Fibra
Los productos denominados sensores de fibra, que constan de un sensor fotoeléctrico de unidad de fibra y un amplificadores de fibra para la detección en espacios reducidos, también se utilizan ampliamente, sobre todo en aplicaciones industriales. Los sensores de fibra suelen utilizar luz modulada por impulsos y son capaces de realizar aplicaciones de ensayos no destructivos en espacios confinados y de identificación de colores, además de tener un tiempo de respuesta rápido.
Pueden utilizarse en aplicaciones de sensores aptos para el control de piezas de trabajo en entornos de alta temperatura y para el control de emisiones.
2. Amplificadores de Fibra para la Próxima Generación
Con el fin de satisfacer la fuerte demanda de aplicaciones de comunicación óptica, además de los amplificadores de fibra óptica convencionales para fuentes de luz de longitud de onda larga de 1,55 µm (Banda C: 1,53 a 1,565 µm), la atención se ha centrado recientemente en los amplificadores de fibra óptica para bandas de longitud de onda más corta, como la banda O (1,26 a 1,36 µm) y la banda S (1,46 a 1,53 µm). amplificadores son de interés.
Algunos fabricantes están produciendo sus propios amplificadores de fibra, optimizados para estas aplicaciones de banda mediante el desarrollo de materiales especiales.