מגברים אופטיים פסיביים: EDFA, SOA ו- RFA
כאשר אותות אופטיים עוברים דרך סיב אופטי, הם מוחלשים. ביישומים לטווח ארוך, האות נחלש עד לנקודה בה נדרש הגברה מחודשת. באופן מסורתי, מכשיר המכונה משחזר השלים הגברה מחדש זו.
משחזר הוא בעצם מקלט ומשדר משולב באריזה אחת. המקלט ממיר את האנרגיה האופטית הנכנסת לאנרגיה חשמלית. הפלט החשמלי של המקלט מניע את הכניסה החשמלית של המשדר. הפלט האופטי של המשדר מייצג גרסה מוגברת של אות הקלט האופטי בתוספת רעש.
הטכנולוגיה הקיימת כיום מבטלת את הצורך בסרטים חוזרים. כיום משמשים מגברים אופטיים פסיביים במקום משחזרים. מגבר אופטי פסיבי מגביר את האות ישירות ללא צורך בהמרה אופטית לחשמלית וחשמלית לאופטית. ישנם מספר מגברים אופטיים שונים באמצעותם ניתן להגביר באופן פסיבי אות אופטי: מגבר סיבי Erbium Doped (EDFA), Semiconductor Optical Amplifier (SOA), ו- Raman Fiber Amplifier (RFA), כולם משתמשים בטכניקה הנקראת שאיבת לייזר.
EDFA
מגבר EDFA משמש בדרך כלל לחוליות סיבים ארוכות מאוד כמו כבלים תת-ימיים. ה- EDFAs משתמשים בסיבים שטופלו או "מסוממים" באמצעות ארביום, וזה משמש כאמצעי ההגברה. לייזרי המשאבה פועלים באורכי גל מתחת לאורכי הגל אותם יש להגביר. הסיבים המסומנים מופעלים באמצעות משאבת הלייזר. כאשר האות האופטי מועבר דרך סיב מסומן זה, אטומי הארביום מעבירים את האנרגיה שלהם לאות ובכך מגדילים את האנרגיה או את חוזק האות בזמן שהוא עובר. בטכניקה זו מקובל שהאות תהיה חזקה עד פי 50 או 17dB חזקה יותר ותשאיר את ה- EDFA ממה שהיה כשנכנס.
הנה דוגמא ל- EDFA. ניתן להשתמש ב- EDFAs גם בסדרות כדי להגדיל עוד יותר את הרווח של האות. שני EDFAs המשמשים בסדרות עשויים להגדיל את אות הקלט ככל 34dB.
SOA
מגבר SOA עושה שימוש בטכניקה דומה לזו של EDFA אך ללא סמים של הסיב האופטי. בשונה מ- EDFA, המופעלת באמצעות משאבת לייזר, ה- SOA הוא מלא זרם חשמלי. ה- SOAs משתמשים במוליך גל אופטי ובמוליך מוליך למחצה ישיר שהוא בעצם לייזר Fabry-Pérot כדי להזרים אנרגיה אור לאות, כפי שמוצג באיור למטה. אולם טכניקה זו אינה מציעה את ההגברה הגבוהה ש- EDFAs מבצעים. בדרך כלל משתמשים ב- SOA בקישורי סיבים קצרים יותר כמו רשתות מטרופולין (MANs).
אחת הבעיות עם SOAs היא שהרווח קשה מאוד לשליטה. על ידי שימוש בטכניקת מוליכים למחצה ומוליך גל, האות עלול לדלדל את הרווח של האות באורך גל אחר. זה יכול להכניס מעבר בין ערוצים על ידי מתן אפשרות לאות באורך גל אחד לשנות מודול אחר.
RFA
מגבר RFA משתמש בטכניקה המכונה הגברה של ראמן שהיא שיטה המשתמשת בלייזרי משאבה לתרומת אנרגיה לאות להגברה. עם זאת, בשונה מ- EDFA, טכניקה זו אינה משתמשת בסיבים מסוממים, אלא רק בלייזר שאיבה בעל עוצמה גבוהה, כפי שמוצג באיור למטה. הלייזר מופעל באורכי גל 60 ננומטר עד 100 ננומטר מתחת לאורך הגל הרצוי של האות. האנרגיה של אות הלייזר והפוטונים של האות המועבר מצמידים זה לזה, ובכך מגדילים את עוצמת האות. RFAs לא מגבירים כמו EDFAs, אבל יש להם יתרון בכך שהם מייצרים הרבה פחות רעש. צפו בפרטי המוצר כאן: מגבר ראמן
ניתן לשלב מגברים אופטיים אלה כדי לנצל את מאפייני ההגברה שלהם. במקרים מסוימים, RFAs ו- EDFA משולבים בקישורי סיבים ארוכי טווח כדי להבטיח הגברה גבוהה וירידה ברמות הרעש.
לסיכום, לכל טכניקת הגברה יש יתרונות וחסרונות. זכרו לזכור את ההגברה בה משתמשים במגבר. לדוגמה, אם האות היה זקוק להגברה אך רעש היה בעיה, מגבר RFA ככל הנראה יהיה הבחירה הטובה ביותר. אם היה צורך להגביר את האות בכמות קטנה בלבד, מגבר ה- SOA עשוי להיות הטוב ביותר.
לכל שיטות ההגברה הללו יש יתרון אחד גדול: מגברים אופטיים יגבירו את כל האותות בסיב בו זמנית. כך, ניתן להגביר בו זמנית אורכי גל מרובים (למשל, DWDM EDFA הוא סוג של מגבר WDM המשמש להגברה של אורכי גל מרובים במערכות DWDM). אך חשוב לזכור כי יש לנטר בקפידה את רמות ההספק מכיוון שהמגברים יכולים להיות רוויים ובכך לגרום לפעולה לא נכונה.
