20- ma’ruza optik kuchaytirgichlar reja

10.3. Yarim o‘tkazgichli optik kuchaytirgichlar
Yarim o‘tkazgichli lazer kuchaytirgichlar ikki kamchiligi tufayli keng tarqalmagan. Ularni yorug‘lik nurlantiruvchi aktiv qatlami 1 mkm qalinlikka ega, bu esa yorug‘lik oqimlarining katta qismini kirish tolasidan aktiv qatlamga tushishini chegaralaydi (bir modali tolalarning diametri 9 mkm). Natijida oqimlar yo‘qoladi va foydali kuchaytirish koeffitsienti kamayadi. Kirishdagi tola bilan aktiv qatlam orasida linzalar joylashtirib, kuchaytirgichning foydali kuchaytirish koeffitsientini oshirish mumkin. Lekin, bu kuchaytirgich tuzilishini yanada murakkablashtiradi.

Shuningdek, yarim o‘tkazgichli kuchaytirgichlarning kuchaytirishi nurlanish qutblanishini yo‘nalishiga bog‘liq. Optik tolada qutblanishni nazorat qilishning iloji yo‘qligi, bunday kuchaytirgichlarda 4-8 dB gacha yo‘qotishlarga olib keladi. Shuning uchun yarim o‘tkazgichli kuchaytirgichlarni yorug‘lik nurlanish manbalari bilan birgalikda ishlab chiqarilgandagina qo‘llash kerak. Bu nurlanish quvvatini oshirish maqsadida qilinadi.

10.4. Raman optik kuchaytirgichlari
Bu turdagi optik kuchaytirgichning ish prinsipi katta quvvatli damlovchi yorug‘lik to‘lqinining optik tolaning nobirjinsliklaridagi sochilish chog‘ida u bilan bir xil yoki qarama-qarshi yo‘nalishda tarqalayotgan kuchsiz signal bilan o‘zaro ta’sirlashuvidan foydalanishga asoslangan. Bunday ta’sirlashuv jarayonida signalning muayyan spektral diapozonning markazi damlovchi to‘lqin chastotasi _d ga nisbatan signal chastotasi _c qadar siljigan bo‘ladi:

_r=_d - _{s .} (10.1)

Bu chastotaviy siljish Raman siljish deb ataladi.
Yuqoridagi 10.1-rasmda to‘lqin uzunligining 1470-1620 nm oralig‘i uchun kvars tolali optik kuchaytirgichi kuchaytirish koeffitsienti va kuchsiz signal chastotasi (to‘lqin uzunligi) orasidagi bog‘lanish, ya’ni kuchaytirgichning AChX tasvirlangan, xarakteristika quvvati 100 va 200 mVt ga teng bo‘lgan 1440 nm li damlash to‘lqin uzunligi uchun keltirilgan.

10.1-rasm. Raman kuchaytirgichning spektri.

Rasmdan ko‘rinadiki, to‘lqin uzunliklarining oralig‘i taxminan 30 nm ni tashkil etadi va S diapozonga mos keladi, biroq xarakteristika notekis bo‘lgani uchun bunday kuchaytirgichlardan juda zich zichlashtirilgan (DWDM) tizimlarda foydalanish uni tekislash choralarini ko‘rinishini talab etadi.

Signal intensivligi I_c damlash intensivligi I_d ga qaraganda kichik bo‘lgan hol uchun kuchayish koeffitsienti bu turdagi kuchaytirgichlar uchun quyidagi munosabat bilan aniqlanadi.

G₀=exp(g·P_daml·_eff/A_eff) (10.2)

Bu yerda P_daml=I_daml·A_eff damlash quvvati, _eff va A_eff – damlash quvvati, _eff va A_eff mos ravishda optik tolaning effektiv uzunligi va ko‘ndalang kesimi, g optik kuchaytirgich amplitudaviy – chastotaviy xarakteristika-sining effektivligi.

Kuchaytirish koeffitsienti damlash quvvatining P_daml=1 Vt qiymatigacha quvvatning ortishi bilan chiziqli tarzda ortadi. So‘ngri u damlash quvvatining bir necha Vt qiymatlarida to‘yinishga chiqadi.
Raman kuchaytirgichlarining odatiy quvvatining 1 Vt ga yaqin qiymatlarida ularning kuchaytirish koeffitsienti 17-30 dB oralig‘ida yotadi. Bunda damlash quvvatining ortishi bilan kuchaytirish koeffitsientining kamayishi, to‘yinishi kuzatiladi. Biroq amaliyotda damlash quvvatining 100-200 mVt li pastroq sathlaridan foydalaniladi va bu holda kuchaytirish koeffitsienti 4-8 dB oraliqda yotadi.
Raman optik kuchaytirgichda 1300 nmli optik signallarini kuchaytirish uchun 1060 nmli to‘lqin uzunlikka ega bo‘lgan lazerdan, to‘lqin uzunligi 1550 nm li signallarni kuchaytirish uchun esa, 1320 yoki 1443 nm ga teng lazerlaridan foydalaniladi.
Bu turdagi kuchaytirgichlar yetarli darajada keng polosali (5-10 TGs) bo‘lsalarda, AChX notekisligi tufayli, ulardan qisqa davomiylikka ega bo‘lgan optik impulslarini kuchaytirish uchungina foydalanish mumkin. WDM tizimlarida kuchaytirish chog‘ida amplitudaviy – chastotaviy xarakteristikasini tekislash talab etiladi.
Biroq keyingi vaqtda tarkibiga germaniy aralashmalari kiritilgan maxsus tolali yorug‘lik uzatgichidan foydalanishga asoslangan yuqori samarali Raman kuchaytirgichlari ishlab chiqildi. Shu sababdan bu turdagi kuchaytirgichlar tolali optik uzatish tizimlarida foydalanish nuqtai nazardan borgan sari muhim ahamiyat kasb etib bormoqda. Jumladan erbiyli tolali kuchaytirgich va Raman kuchaytirgichlarining turli xil kombinatsiyalaridan iborat duragay kuchaytirgichlarni yaratish va ishlab chiqish ustida ishlar olib borilmoqda.