ВКР-усилителей

ВКР-усилители перспективны в силу следу-

ющих принципиальных преимуществ:

• ВКР-усиление существует в волокнах лю-

бого типа, поэтому активной средой усили-

теля может быть волокно для передачи оп-

тического сигнала либо используемое в

компенсаторах дисперсии;

• усиление не привязано к резонансным

спектрам примесей и может быть получено

практически на любой длине волны в облас-

ти прозрачности (для кварца

диапазон прозрачности прос-

тирается примерно от 0, 3 до

2 мкм) при наличии источни-

ка в нужном спектральном

диапазоне;

• спектр усиления зависит

от спектра накачки, поэтому

подбор формы спектра по-

лихроматичной накачки

позволяет формировать

очень широкую (более

100 нм) полосу усиления

с низкой неравномерностью

контура усиления;

• низкий уровень шумов и

распределенность усиления

при встречной накачке, когда

излучение накачки распрост-

раняется навстречу сигналу.

Однако ряд недостатков

ВКР-усилителей на первом

этапе препятствовал их практическому

применению. Самый существенный не-

достаток – относительно низкая эффек-

тивность накачки по сравнению с эрбие-

выми усилителями (EDFA) для сигналов

малой мощности. Второй недостаток сос-

тоит в том, что для ВКР-усиления требу-

ются длинные отрезки волокна. Но этот

недостаток может стать преимуществом,

если ВКР-усилитель совмещен с переда-

ющим телекоммуникационным волокном

или с волоконным компенсатором дис-

персии. Третий недостаток ВКР-усилите-

лей связан с их быстрым временным отк-

ликом, приводящим к трансформации

шумов накачки в шумы усиливаемого

сигнала. Четвертый недостаток – нали-

чие избыточных шумов, связанных с

двойным рэлеевским рассеянием (DRS).

И последний недостаток связан с наличи-

ем нелинейных искажений в ВКР-усили-

теле при усилении сигналов множества

каналов WDM.

Основной недостаток ВКР-усилителей –

относительно невысокая эффективность

усиления – приводит к необходимости ис-

пользовать довольно мощную непрерыв-

ную накачку (~1 Вт), чтобы получать уси-

ление около 30 дБ (типичная величина

для систем оптической связи). Поэтому

особенно сильным препятствием к внед-

рению ВКР-усилителей на первом этапе

стало отсутствие достаточно мощных по-

лупроводниковых источников накачки.

Позднее их практическое использование

стало возможным благодаря следующим

техническим достижениям:

• разработка мощных малошумящих полуп-

роводниковых лазеров накачки, а также вы-

сокоэффективных волоконных ВКР-лазе-

ров, генерирующих практически на любой

длине волны в диапазоне 1, 2–1, 5 мкм;

• создание волокон с высоким значением

ВКР-усиления благодаря большому содер-

жанию германия;

• создание доступных волоконных компо-

нентов (брэгговские решетки, волоконные

разветвители/соединители, спектральные

мультиплексоры и др.);

• широкое внедрение многоканальных сис-

тем связи со спектральным уплотнением

(систем WDM).

Особенно перспективно использовние

ВКР-усилителей в системах дальней свя-

зи с плотным спектральным мультиплек-

сированием (DWDM). Такие усилители

особенно хороши тем, что позволяют по-

лучить широкополосное усиление практи-

чески в любом спектральном диапазоне

(см. рис. 1). Они могут использоваться

либо как предусилители в комбинации с

эрбиевыми усилителями, либо самостоя-

тельно. В то же время, поскольку с увели-

чением числа спектральных каналов в

системах WDM растет суммарная мощ-

ность передаваемых сигналов, в систе-

мах с большим числом каналов эффек-

тивность ВКР-усилителей может оказать-

ся не только не меньше, но даже больше,

чем у традиционно используемых эрбие-

вых усилителей. Так, при суммарной

мощности усиливаемого сигнала 20 мВт и

коэффициенте усиления 25 дБ эффектив-

ность использования мощности накачки

ВКР-усилителем становится больше, чем

у эрбиевого усилителя [9].