Laserové vysilače s vnějším rezonátoremLaserové vysilače s vnějším rezonátorem Rozdělení podle typu technologie:Rozdělení podle typu technologie:

Laser s vláknovou Braggovou optickou Laser s vláknovou Braggovou optickou mřížkou-mřížkou-(FGL-ECL fiber Bragg grating external (FGL-ECL fiber Bragg grating external cavity laser) je tvořen SOA se zadním cavity laser) je tvořen SOA se zadním reflektorem a vláknovou optickou mřížkou ve reflektorem a vláknovou optickou mřížkou ve formě ferrule, která tvoří druhé zrcadlo ECLformě ferrule, která tvoří druhé zrcadlo ECLLaser s hybridně integrovanou optickou Laser s hybridně integrovanou optickou mřížkou-mřížkou-(HI-ECL hybrid integrating external (HI-ECL hybrid integrating external cavity laser ) je tvořen SS-LD (spot-size LD) cavity laser ) je tvořen SS-LD (spot-size LD) navázanou na planární optický vlnovod navázanou na planární optický vlnovod realizovaný jako PLC (planar lightwave circuit) realizovaný jako PLC (planar lightwave circuit) na Si s Braggovskou mřížkou vytvořenou UV na Si s Braggovskou mřížkou vytvořenou UV zářenímzářením

Laserové vysilače s vnějším Laserové vysilače s vnějším rezonátoremrezonátorem

Vlastnosti:Vlastnosti: Velmi úzká spektrální pološířka daná použitím Velmi úzká spektrální pološířka daná použitím

vnějšího rezonátoruvnějšího rezonátoru ( řádově stovky kHz ), nízký šum RIN ( řádově stovky kHz ), nízký šum RIN << -160 dB/Hz, -160 dB/Hz,

nízká teplotní závislost vlnové délky kolem 10 pm/Knízká teplotní závislost vlnové délky kolem 10 pm/K Nevýhodou je nemožnost přelaďování a náročné Nevýhodou je nemožnost přelaďování a náročné

mechanické provedení ( rozdílná teplotní závislost )mechanické provedení ( rozdílná teplotní závislost ) Použití:Použití: Zdroje záření pro optické přenosové systémy Zdroje záření pro optické přenosové systémy

DWDM se vzdáleností kanálů méně než 25 GHz. DWDM se vzdáleností kanálů méně než 25 GHz.

Laserové vysilače s vnějším Laserové vysilače s vnějším rezonátoremrezonátorem

Laser s vnějším rezonátorem realizovaným FBG lit. [ 5 ]

FEC-LD natsavení spektrálního maxima

Laserové vysilače s vnějším rezonátoremLaserové vysilače s vnějším rezonátorem

lit. [ 5 ]

Laserové vysilače s vnějším rezonátoremLaserové vysilače s vnějším rezonátorem

Laser s hybridně integrovanou optickou mřížkou HI-ECL lit. [ 6 ]

Porovnání vlastností vysílačů osazených DFB-LD a FGL-LD

Laserové vysílače s vnějším rezonátorem

Princip optického zesilování

Optické zesilovače

Optické vláknové zesilovačeOptické vláknové zesilovače

Optické zesilovače – vlnová pásma lit.[ 7 ]

Optické zesilovače-základní rozděleníOptické zesilovače-základní rozdělení Vláknové lineární optické zesilovače:Vláknové lineární optické zesilovače: - II.optické okno (1310-1340 nm ) PDFA - II.optické okno (1310-1340 nm ) PDFA (praseodymium-doped fiber amplifiers)(praseodymium-doped fiber amplifiers) - III.optické okno (1450-1480 nm ) TDFA - III.optické okno (1450-1480 nm ) TDFA ( thulium-doped fiber amplifiers), S( thulium-doped fiber amplifiers), S++ pásmo pásmo - III.optické okno (1480-1510 nm ) GS-TDFA - III.optické okno (1480-1510 nm ) GS-TDFA ( gain shifted TDFA ), S pásmo( gain shifted TDFA ), S pásmo - III.optické okno (1530-1560 nm ) EDFA - III.optické okno (1530-1560 nm ) EDFA ( erbium-doped fiber amplifiers), C pásmo( erbium-doped fiber amplifiers), C pásmo - III.optické okno (1570-1610 nm ) EDFA - III.optické okno (1570-1610 nm ) EDFA ( gain shifted EDFA ), L pásmo( gain shifted EDFA ), L pásmo Ramanovy nelineární vláknové optické zesilovače:Ramanovy nelineární vláknové optické zesilovače: - II. a III.optické okno (1310-1610 nm ) FRA - II. a III.optické okno (1310-1610 nm ) FRA (fiber Raman amplifiers ), S, S(fiber Raman amplifiers ), S, S++,C,L pásma ,C,L pásma

Optické vláknové zesilovačeOptické vláknové zesilovače

Vláknový zesilovač EDFA – blokové schéma, princip

Optické vláknové zesilovačeOptické vláknové zesilovače

Vláknový zesilovač TDFA - pásový model lit.[ 7 ]

Optické vláknové zesilovačeOptické vláknové zesilovače

Vláknový zesilovač TDFA – blokové schéma lit. [ 7 ]

Optické vláknové zesilovačeOptické vláknové zesilovače

Blokové schéma zapojení hybribního optického zesilovače lit. [ 8 ]

Optické vláknové zesilovačeOptické vláknové zesilovače

Optické spektrální průběhy hybridní sestavy optických vláknových zesilovačů

Parametrické Parametrické nelinenelineáárnrníí vláknové zesilovače vláknové zesilovače FOPA - FOPA - (fiber optical parametric amplifier) (fiber optical parametric amplifier) využívají nelinearity optického vlákna využívají nelinearity optického vlákna vyplývající z modulace indexu lomu vyvolané vyplývající z modulace indexu lomu vyvolané zářením tzv. zářením tzv. čtyřvlnového směšováníčtyřvlnového směšování. FOPA . FOPA tvoří nelineární vlákno opticky čerpané, kde tvoří nelineární vlákno opticky čerpané, kde přes optický slučovač je připojen zesilovaný přes optický slučovač je připojen zesilovaný signál. Výsledkem nelineárního směšování je signál. Výsledkem nelineárního směšování je prokopírování modulace na novou zesílenou prokopírování modulace na novou zesílenou optickou vlnovou délku.optickou vlnovou délku.

Parametrické vláknové zesilovače Parametrické vláknové zesilovače FOPA FOPA

Parametrické vláknové zesilovače FOPA Parametrické vláknové zesilovače FOPA

Blokové schéma FOPA s potlačením Brillouinova rozptylu lit. [ 9 ]

Parametrické vláknové zesilovače FOPAParametrické vláknové zesilovače FOPA

Spektrum FOPA s dvojitým čerpáním

Parametrické vláknové zesilovače FOPA

Spektrum FOPA s fázovou modulací pro potlačení Brillouinova rozptylu SBS

a) Jednoduché čerpání b) Dvojité čerpáním

Optické polovodičové zesilovačeOptické polovodičové zesilovače Polovodičové zesilovače SOA-Polovodičové zesilovače SOA-( semiconductor ( semiconductor

optical amplifier ) využívají stimulované emise optical amplifier ) využívají stimulované emise záření, generovaného na technologické struktuře LD, záření, generovaného na technologické struktuře LD, kde na přední, nebo zadní fasetě případně na obou kde na přední, nebo zadní fasetě případně na obou jsou antireflexní povlaky, které zabraňují reflexi jsou antireflexní povlaky, které zabraňují reflexi záření. Pro vlnové délky 1310 až 1550 nm se využívá záření. Pro vlnové délky 1310 až 1550 nm se využívá InP/InGaAsP, InP/InGaAsP,

pro 780 až 850 nm GaAs/ GaAlAs pro 780 až 850 nm GaAs/ GaAlAs Ramanovy polovodičové zesilovače SRA-Ramanovy polovodičové zesilovače SRA-

( semiconductor Raman amplifier ) využívají optické ( semiconductor Raman amplifier ) využívají optické nelineárních vlastností čerpaného optického nelineárních vlastností čerpaného optického vlnovodu, na kterém při optických výkonech vlnovodu, na kterém při optických výkonech > > 50 50 mW dochází k zesilování optického záření vlivem mW dochází k zesilování optického záření vlivem stimulovaného Ramanova rozptylustimulovaného Ramanova rozptylu. Páskový vlnovod . Páskový vlnovod GaP je obklopen pláštěm z AlGaP. Délka vlnovodu je GaP je obklopen pláštěm z AlGaP. Délka vlnovodu je 5 až 10 mm5 až 10 mm

Polovodičové zesilovače SOAPolovodičové zesilovače SOA

Polovodičový InP/ InGaAsP zesilovač lit.[ 3 ]

Polovodičové zesilovače SOAPolovodičové zesilovače SOA

Ilustrace zesílení a disperzních a absorpčních nelinearit SOA

Ramanovy polovodičové zesilovače SRARamanovy polovodičové zesilovače SRA

Ramanův polovodičový zesilovač realizovaný technologií GaP/GaAlP lit.[ 10 ]

Ramanovy polovodičové zesilovače Ramanovy polovodičové zesilovače SRASRA

Příčný řez strukturou SRA lit. [ 10 ]

Ramanovy polovodičové zesilovače SRARamanovy polovodičové zesilovače SRA

Závislost zisku SRA na impulsním čerpacím výkonu

Ramanovy polovodičové zesilovače SRARamanovy polovodičové zesilovače SRA

Závislost zisku SRA na CW čerpacím výkonu

Optické zesilovače - vlastnostiOptické zesilovače - vlastnosti

Základní vlastnosti optických zesilovačůZákladní vlastnosti optických zesilovačů

Vláknové optické zesilovačeVláknové optické zesilovače

- Zářivý výkon 10 až 100mW- Zářivý výkon 10 až 100mW

- Optický zisk 30 až 40 dB- Optický zisk 30 až 40 dB

- Šum F = 3 až 5 dB- Šum F = 3 až 5 dB

- Spektrální šířka 30 až 40 nm- Spektrální šířka 30 až 40 nm

- Dynamika saturace zisku 0,1 až 10 ms- Dynamika saturace zisku 0,1 až 10 ms

- Velké rozměry, velké energetické nároky- Velké rozměry, velké energetické nároky

Vláknové parametrické zesilovačeVláknové parametrické zesilovače

- Vysoký diferenciální zisk 80 až 130 dB/W/km- Vysoký diferenciální zisk 80 až 130 dB/W/km

- Velká šířka pásma ( stovky GHz ) s vln. konverzí- Velká šířka pásma ( stovky GHz ) s vln. konverzí

Optické zesilovače - vlastnostiOptické zesilovače - vlastnostiPolovodičové optické zesilovače SOAPolovodičové optické zesilovače SOA

- Zářivý výkon 3 až 20 mW- Zářivý výkon 3 až 20 mW

- Optický zisk 25 až 35 dB- Optický zisk 25 až 35 dB

- Šum F = 5 až 10 dB- Šum F = 5 až 10 dB

- Dynamika saturace zisku 0,1 až 0,01ns- Dynamika saturace zisku 0,1 až 0,01ns

- malé rozměry, malé energetické nároky - malé rozměry, malé energetické nároky Ramanovy polovodičové zesilovače SRARamanovy polovodičové zesilovače SRA

- CW zisk - CW zisk < < 33,,5 dB s čerpacím výkonem 5 dB s čerpacím výkonem

do 200 mWdo 200 mW

- Impulsní zisk až 20 dB s čerpacím impulsním - Impulsní zisk až 20 dB s čerpacím impulsním

výkonem do 25 Wvýkonem do 25 W

- Velmi dobrá dynamika zasahující do terabitové - Velmi dobrá dynamika zasahující do terabitové oblastioblasti