伝送距離が長すぎる場合（100 km 以上）、光信号は大きな損失を被ります。従来、光信号を増幅するために光リピーターが一般的に使用されていました。しかし、この種の装置には実用上の制約があります。そこで、光ファイバー増幅器が用いられるようになりました。光ファイバー増幅器の動作原理は下図に示されています。光ファイバー増幅器は、光-電気-光変換の過程を経ることなく、光信号を直接増幅することができます。
光ファイバー増幅器はどのように動作するのですか？
伝送距離が長すぎる場合（100 km 以上）、光信号は大きな損失を被ります。従来、光信号を増幅するために光リピーターが一般的に使用されていました。しかし、この種の装置には実用上の制約があります。そこで、光ファイバー増幅器が用いられるようになりました。光ファイバー増幅器の動作原理は下図に示されています。光ファイバー増幅器は、光-電気-光変換の過程を経ることなく、光信号を直接増幅することができます。
光ファイバー増幅器にはどのような種類がありますか？
1. エルビウム添加光ファイバー増幅器（EDFA）
エルビウム添加光ファイバ増幅器（EDFA）は、主にエルビウム添加光ファイバ、励起光源、光カプラ、光アイソレータ、および光フィルタで構成されています。中でも、エルビウム添加光ファイバは光信号増幅の重要な部分であり、主に1550 nm帯の光信号増幅を実現するために使用されます。そのため、エルビウム添加光ファイバ増幅器（EDFA）は1530 nmから1565 nmの波長範囲で最も優れた性能を発揮します。
A利点:
ポンプの最高利用率（50%以上）
1550 nm帯の光信号を直接かつ同時に増幅することができる。
50dB以上のゲイン
長距離伝送における低ノイズ
欠点
エルビウム添加光ファイバー増幅器（EDFA）はより大型である
この装置は他の半導体製造装置と連携して動作することはできません。
2. ラマン増幅器
ラマン増幅器は、1292 nm～1660 nmの波長帯で光信号を増幅できる唯一の装置です。その動作原理は、石英ファイバーにおける誘導ラマン散乱効果に基づいています。下図に示すように、ポンプ光が引き込まれると、マン利得帯域幅内の弱い光信号と強いポンプ光波が同時に光ファイバー内を伝送され、ラマン散乱効果により弱い光信号が増幅されます。
A利点:
適用可能なバンドの範囲が広い
設置済みのシングルモード光ファイバーケーブル用途に使用できます。
エルビウム添加光ファイバー増幅器（EDFA）の欠点を補うことができる。
低消費電力、低クロストーク
欠点:
高出力ポンプ
複雑なゲイン制御システム
うるさい
3. 半導体光ファイバー増幅器（SOA）
半導体光ファイバー増幅器（SOA）は、利得媒体として半導体材料を使用し、光信号の入出力部に反射防止コーティングを施すことで、増幅器の端面での反射を防ぎ、共振器の影響を排除します。
A利点:
少量
低出力電力
利得帯域幅は狭いが、様々な周波数帯で使用できる。
エルビウム添加光ファイバー増幅器（EDFA）よりも安価で、半導体製造装置にも使用できる。
クロスゲイン変調、クロス位相変調、波長変換、四光波混合の4つの非線形演算を実現できます。
欠点:
性能はエルビウム添加光ファイバー増幅器（EDFA）ほど高くない。
高ノイズ、低ゲイン
投稿日時：2021年9月17日