แอมพลิฟายเออร์ออปติคัลคืออะไร?

แอมพลิฟายเออร์ออปติคัลเป็นเทคโนโลยีที่ใช้ในการขยายสัญญาณแสงหรือที่เรียกว่าสัญญาณออปติคัลแอมพลิฟายเออร์ออพติคอลขยายสัญญาณออปติคัลโดยตรงโดยไม่ต้องแปลงเป็นรูปแบบกลางอื่น ๆสิ่งนี้แยกความแตกต่างจากอุปกรณ์ประเภทอื่นที่เรียกว่า regenerator หรือ repeater ซึ่งช่วยเพิ่มสัญญาณออปติคัลที่เข้ามาโดยการแปลงเป็นกระแสไฟฟ้าแล้วสร้างสัญญาณออปติคัลใหม่เทคโนโลยีแอมพลิฟายเออร์ออพติคอลช่วยเพิ่มสัญญาณแสงในอุปกรณ์เช่นเลเซอร์และสายเคเบิลใยแก้วนำแสงและเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการใช้งานเช่นการสื่อสารโทรคมนาคม

วิธีการขยายที่พบมากที่สุดซึ่งใช้ประโยชน์จากปรากฏการณ์เดียวกับที่ใช้ในเลเซอร์ที่สูบฉีดแอมพลิฟายเออร์ออปติคัลทุกตัวที่ใช้วิธีนี้มีตัวกลางทางกายภาพที่สามารถขยายแสงที่เข้ามาเรียกว่า Gain Mediumเมื่อตัวกลาง Gain ได้รับพลังงานออปติคัลที่เข้ามากระบวนการที่เรียกว่าการสูบฉีดอัตราการขยายตัวของแสงโฟตอนที่เข้ามาของแสงจะถูกดูดซึมชั่วคราวและกระตุ้นให้อิเล็กตรอนสื่อบางชนิดไปสู่ระดับพลังงานที่สูงขึ้นอิเล็กตรอนเหล่านี้จะถอยกลับไปสู่ระดับเดิมอย่างรวดเร็วเมื่อพวกเขาทำพลังงานที่พวกเขาสูญเสียจะถูกปล่อยออกมาในรูปของโฟตอนขยายสัญญาณดั้งเดิมหากจำเป็นต้องมีการขยายที่สูงมากแอมพลิฟายเออร์หลายตัวสามารถถูกล่ามโซ่ได้ด้วยกันเพื่อให้สัญญาณออปติคัลสามารถผ่านแต่ละตัวได้ตามลำดับ

สารต่าง ๆ มากมายสามารถใช้เป็นสื่อรับได้ในแอมพลิฟายเออร์ออปติคัลขึ้นอยู่กับพลังงานแสงความยาวคลื่นความยาวคลื่นและลักษณะอื่น ๆ ที่ต้องการสำหรับอุปกรณ์เฉพาะตัวกลาง Gain ที่พบมากที่สุดสำหรับแอมพลิฟายเออร์ออปติคัลคือซิลิกอนไดออกไซด์ที่เจือด้วยองค์ประกอบโลกหายากจำนวนเล็กน้อยเช่น Erbium และ Ytterbiumสื่อ Gain อื่น ๆ เช่นเซมิคอนดักเตอร์หรือคริสตัลอลูมิเนียมอลูมิเนียม yttrium สามารถใช้ได้

แอมพลิฟายเออร์ชนิดหนึ่งที่เรียกว่าแอมพลิฟายเออร์ Raman ช่วยเพิ่มสัญญาณออปติคัลโดยการใช้ประโยชน์จากปรากฏการณ์ที่เรียกว่า Raman Scatteringเมื่อแสงที่เข้ามาสัมผัสกับสสารโฟตอนที่ไม่ดูดซึมจะกระจัดกระจายไปในทิศทางที่แตกต่างกันส่วนใหญ่ของพวกเขายังคงความยาวคลื่นและความถี่เท่าเดิมเปอร์เซ็นต์น้อยมากของพวกเขาซึ่งมีการแลกเปลี่ยนพลังงานกับอนุภาคของสสารเนื่องจากพลังงานสั่นสะเทือนของอนุภาคเหล่านั้นไม่

การใช้ประโยชน์จากสิ่งนี้สำหรับการขยายด้วยแสงเกี่ยวข้องกับแหล่งกำเนิดแสงสองแหล่งความถี่แหล่งกำเนิดแสงความยาวคลื่นที่สูงขึ้นจากเส้นใยออพติคอลที่มีสัญญาณจริงตัวกลางที่ได้รับในแอมพลิฟายเออร์ Raman จะถูกสูบด้วยแสงความถี่สูงจากเลเซอร์ปั๊มทำให้อนุภาคของสื่อและเพิ่มพลังงานสั่นสะเทือนเพื่อกระตุ้นการกระเจิงของรามานเมื่อโฟตอนที่มีความยาวคลื่นสูงกว่าของสัญญาณออปติคัลผ่านสื่อสัญญาณจะได้รับพลังงานที่ค่าใช้จ่ายของคานปั๊มและขยายวิธีนี้ใช้เป็นหลักในเทคโนโลยีการสื่อสารโทรคมนาคมเพื่อเพิ่มสัญญาณทางไกลที่ส่งผ่านสายไฟเบอร์ออปติก