c. Diode quang thỏc APD
1.2.3.6 Khuếch đại quang OA (EDFA)
Khuếch đại quang sợi pha Erbium là chỡa khoỏ xõy dựng nờn hệ thống WDM. Hệ thống này cú đặc tớnh: tớnh tăng ớch cao, băng tần rộng, tạp õm thấp. Đặc tớnh tăng ớch khụng cú quan hệ với phõn cực, trong suốt với tốc độ số và khuụn dạng. Đõy là cỏc đặc tớnh rất cú lợi trong thụng tin quang núi chung và WDM núi riờng. Tăng ớch được tớnh toỏn như là tỷ số cụng suất ra trờn cụng suất vào bộ khuếch đại. Giỏ trị này xỏc định trực tiếp suy hao tối đa cho phộp giữa hai bộ EDFA liờn tiếp. Nú phụ thuộc vào số kờnh và độ dài của tuyến. Trong cỏc tuyến thực tế giỏ trị này biến đổi từ dưới 20 dB đến 30dB. Cụng suất đầu ra của bộ khuếch đại khi đầu vào cụng suất cao. Hiện nay đó được thương mại húa cỏc bộ khuếch đại EDFA với dải đầu vào từ 13 – 17 dB cho đầu ra cụng suất tới 30 dBm. Hỡnh 1.12 mụ tả cấu tạo của khuếch đại quang sợi EDFA.
Hỡnh 1.12 Cấu tạo của khuếch đại quang sợi EDFA
Cơ chế hoạt động của EDFA được minh họa trờn hỡnh 1.13. Khi một điện tử ở một trạng thỏi cơ bản (E1) được kớch thớch từ một nguồn bức xạ cú bước súng phự hợp, nú sẽ hấp thụ năng lượng và sẽ chuyển tới mức cao hơn (E2). Từ mức này nú sẽ phõn ró trực tiếp xuống trạng thỏi cơ bản theo cỏch bức xạ. Từ đõy, điện tử tự phỏt cú thể phỏt xạ xuống mức(E1) như hỡnh 1.13 (a) hoặc (E4)
1.13 (b). Nếu thời gian sống của của mức (E3) đủ dài để cỏc điện tửđược nguồn bơm kớch thớch thỡ cú thể xảy ra nghịch đảo tớch lũy. Đõy là điều kiện để cú mức điện tử siờu bền E3 nhiều hơn mức tới (E1 và E4). Một photon cú năng lượng tương đương với sự chờnh lệch năng lượng giữa mức E3 và E1 (đối với ba mức) , hoặc giữa E3 và E4 (đối với bốn mức) khi nú va trạm trờn mụi trường gõy ra bức
xạ kớch thớch của cỏc photon. Khi ở điều kiện khụng kớch thớch hầu hết cỏc điện tửở trạng thỏi cơ bản E1. Sợi pha Erbium (Er3+) cho bức xạ 1,55 và 2,7μm. Khi cỏc photon tớn hiệu quang đi vào sợi Erbium va chạm với cỏc điện tử đang ở trạng thỏi kớch thớch sẽ làm cỏc điện tử này chuyển xuống mức điện tử thấp hơn đồng thời bức xạ một photon cú pha cựng với pha của tớn hiệu. Do vậy tớn hiệu khi đi qua sợi EDF sẽ được tăng ớch là cơ chế hoạt động của khuếch quang EDFA.
Hỡnh 1.13 (a) cơ chế ba phat xạ, (b) cơ chế bốn phỏt xạ