Amplificateurs optique

Amplificateurs optique

Amplificateur optique

Page d'aide sur l'homonymie Pour les articles homonymes, voir Amplificateur.

En optique, on appelle un amplificateur optique, un dispositif qui amplifie un signal lumineux sans avoir besoin de le convertir d'abord en signal électrique avant de l'amplifier avec les techniques classiques de l'électronique.

Sommaire

Amplificateurs à fibre

Amplificateur à fibre dopée

Diagramme schématique d'un amplificateur à fibre dopée

Un amplificateur à fibre dopée fonctionne à la manière d'un laser. Une portion de fibre optique est dopée et est pompée optiquement avec un laser afin de placer les ions de dopage dans un état excité. Lorsqu'un signal lumineux passe à travers ce morceau de fibre optique, il désexcite les ions par effet laser en produisant un photon en tout point identique au photon incident. Le signal lumineux a donc été doublé.

Par effet d'avalanche, l'amplification du signal se fait jusqu'à la sortie de la section dopée de la fibre optique.

Bruit dans les amplificateurs à fibre dopée

Les amplificateurs à fibre dopée sont sujet à un bruit qui est dû à la désexcitation spontanée des ions. Cette désexcitation produit des photons dans des directions aléatoires, mais seule la direction avant intervient dans le bruit final observé en sortie de fibre.

La dés-excitation dans les autres directions, notamment en sens inverse de la propagation normale du signal est également indésirable, car elle réduit le rendement de l'amplificateur en des-excitant des ions qui ne peuvent ainsi plus participer à l'amplification « utile » du signal.

Afin d'éviter un trop fort bruit d'amplification, on travaille à des gains modérés.

Effet de polarisation

Dans les amplificateur à fibre dopée, on peut mettre en évidence une différence d'amplification (<0.5dB) en fonction de la polarisation du signal incident.

Amplificateur à fibre dopée à l'erbium

Amplification erbium

Les amplificateurs à fibre dopées à l'erbium sont les plus communs.

Les longueurs d'ondes de travail sont réparties en deux fenêtres. La bande Conventionnelle (d'où C-Band) entre 1 525 nm et 1 565 nm et la bande Longue (appelée L-Band) entre 1 570 nm et 1 610 nm. Ces deux bandes peuvent être indifféremment amplifiées par ce type d'amplificateur, mais on préfère souvent utiliser des amplificateurs optimisés pour chaque application.

La principale différence entre les amplificateurs pour bande C ou L est que pour la bande L, la longueur de fibre dopée est nettement plus longue, ce qui nécessite un pompage optique moins fort.

Il existe deux longueurs d'onde pour le pompage optique de ce type d'amplificateur : 980 nm et 1 480 nm. La longueur d'onde de 980 nm est habituellement utilisée pour des équipements à faible bruit. Par contre, comme la fenêtre d'absoption est relativement étroite, on doit utiliser des sources lasers stabilisées. La fenêtre d'absorption de la longueur d'onde de 1 480 nm est plus large et est habituellement utilisé pour des amplifications de plus forte puissance. Le pompage optique à ces deux longueurs d'ondes est habituellement utilisé en conjonction dans les systèmes.

Les amplificateurs à fibre dopée à l'erbium ont été inventés par une équipe comprenant David Payne de l'University of Southampton ainsi qu'un groupe des Laboratoires AT&T Bell incluant un français, Emmanuel Desurvire.

L'EDFA[1] est un amplificateur optique à fibre dopée aux ions erbium composé d'une petite longueur de fibre dopée aux ions Er3+. Le signal optique à amplifier ainsi que le laser pompe (apportant l'énergie) sont couplés dans la fibre dopée et émettent dans la même direction.

Amplificateurs pour d'autres longueurs d'ondes

Le thulium est utilisé comme dopant pour amplifier les signaux de entre 1450 et 1 490 nm et le praséodyme pour les longueurs d'ondes d'environ 1 300 nm. Toutefois, ces longueurs d'ondes n'ont pas connu un usage commercial significatif et n'ont pas permis un développement de ces amplificateurs comme les amplificateurs dopés à l'erbium.

Amplificateurs à effet Raman

Amplification Raman

Les amplificateurs Raman n'utilisent pas les transitions atomiques d'ions dopés terres-rares dans les fibres mais se basent sur un échange d'énergie par diffusion Raman. Ainsi, un faisceau laser pompe injecté dans la fibre dans le sens inverse de propagation du signal va amplifier la lumière décalée vers les basses fréquences de 13,2 THz, valeur caractéristique de la silice. Tous les matériaux ont un spectre Raman caractéristique. Pour les télécommunications optiques usuelles à 1 550 nm, il faut donc utiliser un laser pompe autour de 1 450 nm.

L'amplification Raman présente divers avantages. Elle ne nécessite pas de fibres spéciales et peut donc être utilisée directement dans les fibres de communication. De plus, l'amplification Raman introduit moins de bruit dans le signal amplifié. L'amplification Raman présente également des atouts non-négligeables dans les communications multiplexées en longueurs d'ondes car sa bande passante de gain est supérieure aux autres techniques d'amplification.

Amplificateurs paramétriques à fibre

Amplificateurs à semi-conducteur

Les amplificateurs à semi-conducteurs ont la même structure qu'une diode laser de type Fabry-Perot mais sans les dispositifs de réflexions aux extrémités pour éviter l'effet laser dans ce type d'application.

Ce dispositif d'amplification est de petite taille et a l'avantage que le pompage est électrique (plus besoin de produire une lumière laser pour faire le pompage optique). La fabrication de ce type d'amplificateur est meilleur marché, mais a l'inconvénient d'introduire plus de bruit. Il a un gain plus modeste que les amplificateurs à fibre dopée à l'erbium.


Notes et références

  • Portail de la physique Portail de la physique
Ce document provient de « Amplificateur optique ».

Wikimedia Foundation. 2010.

Contenu soumis à la licence CC-BY-SA. Source : Article Amplificateurs optique de Wikipédia en français (auteurs)

Игры ⚽ Поможем написать реферат

Regardez d'autres dictionnaires:

  • OPTIQUE - Principes physiques — Toute classification des domaines de l’optique est en partie arbitraire et comporte de nombreux recouvrements. L’optique géométrique s’appuie essentiellement sur la notion de rayons lumineux susceptibles de fournir des images qu’on observe à… …   Encyclopédie Universelle

  • OPTIQUE - Optique non linéaire — L’optique non linéaire est l’ensemble des phénomènes qui résultent de la non linéarité de la réponse d’un milieu matériel à l’action d’une onde électromagnétique du domaine optique. Elle est une conséquence de l’invention du laser: le premier… …   Encyclopédie Universelle

  • Amplificateurs — Amplificateur électronique Pour les articles homonymes, voir Amplificateur. Un amplificateur Hi Fi à tubes. Un amplificateur électronique (ou amplifica …   Wikipédia en Français

  • Amplificateur Optique — Pour les articles homonymes, voir Amplificateur. En optique, on appelle un amplificateur optique, un dispositif qui amplifie un signal lumineux sans avoir besoin de le convertir d abord en signal électrique avant de l amplifier avec les… …   Wikipédia en Français

  • Amplificateur optique — Pour les articles homonymes, voir Amplificateur. En optique, on appelle un amplificateur optique, un dispositif qui amplifie un signal lumineux sans avoir besoin de le convertir d abord en signal électrique avant de l amplifier avec les… …   Wikipédia en Français

  • Fibre optique — Fibres optiques Une fibre optique est un fil en verre ou en plastique très fin qui a la propriété de conduire la lumière et sert dans les transmissions terrestres et océaniques de données. Elle offre un débit d informations nettement supérieur à… …   Wikipédia en Français

  • Classes D'amplificateurs — Classes de fonctionnement d un amplificateur électronique Les classes de fonctionnement des amplificateurs électroniques sont un système de lettres utilisé pour caractériser les amplificateurs électroniques. Ce classement assigne une lettre pour… …   Wikipédia en Français

  • Classes d'amplificateurs — Classes de fonctionnement d un amplificateur électronique Les classes de fonctionnement des amplificateurs électroniques sont un système de lettres utilisé pour caractériser les amplificateurs électroniques. Ce classement assigne une lettre pour… …   Wikipédia en Français

  • Oscillateur parametrique optique — Oscillateur paramétrique optique Un Oscillateur paramétrique optique (OPO) est une source de lumière cohérente et monochromatique. À partir d une onde laser de pompe de fréquence ωp, un OPO produit deux ondes de fréquences inférieures : le… …   Wikipédia en Français

  • Oscillateur paramétrique optique — Un oscillateur paramétrique optique (OPO) est une source de lumière cohérente et monochromatique. À partir d une onde laser de pompe de fréquence ωp, un OPO produit deux ondes de fréquences inférieures : le signal à ωs et le complémentaire à …   Wikipédia en Français

Share the article and excerpts

Direct link
Do a right-click on the link above
and select “Copy Link”