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¿Qué es un amplificador óptico?

Los amplificadores ópticos son aa tecnología utilizada para amplificar señales de luz, también llamados señales ópticas. Un amplificador óptico amplifica una señal óptica directamente, sin necesidad de convertirlo en alguna otra forma intermedia. Esto lo distingue de otro tipo de dispositivo, llamado un regenerador o repetidor, que aumenta una señal óptica entrante mediante la conversión en electricidad y luego generar una nueva señal óptica. Tecnología de amplificación óptica optimiza las señales ópticas en dispositivos como el láser y los cables de fibra óptica y es importante para aplicaciones tales como las telecomunicaciones.

El método de amplificación más común, que explota el mismo fenómeno utilizado en los láseres bombeados ópticamente, se estimula la emisión. Cada amplificador óptico que utiliza este método contiene un medio físico que puede amplificar la luz entrante, llamado medio de ganancia. Cuando el medio de ganancia recibe energía óptica entrante, un proceso conocido como el bombeo del medio de ganancia, los fotones entrantes de luz son absorbidos temporalmente y excitan algunos de los electrones de la médium a niveles de energía más altos. Estos electrones pero disminuyen rápidamente de nuevo a su nivel original. Cuando lo hacen, la energía que pierden se libera en forma de fotones, amplificando la señal original. Si se necesita muy alta amplificación, varios amplificadores pueden ser encadenados juntos para que la señal óptica puede pasar a través de cada uno de ellos en secuencia.

Muchas sustancias diferentes se pueden utilizar como medios de ganancia en un amplificador óptico, dependiendo de las ópticas de potencia, longitud de onda, y otras características deseadas para un dispositivo particular. El medio de ganancia más común para amplificadores ópticos es el dióxido de silicio dopado con pequeñas cantidades de elementos de tierras raras como erbio e iterbio. Otros medios de ganancia, tales como los semiconductores o cristales de granate de itrio aluminio, también se pueden utilizar.

Un tipo de amplificador llamado un amplificador Raman aumenta señales ópticas mediante la explotación de un fenómeno llamado dispersión Raman. Cuando la luz entrante entra en contacto con la materia, los fotones que no se absorben están dispersos en diferentes direcciones. La gran mayoría de ellos conservan la misma longitud de onda y frecuencia como antes. Un porcentaje muy pequeño de ellos, que han intercambiado energía con las partículas de la materia debido a la energía vibracional de esas partículas, no lo hacen.

La explotación de este para la amplificación óptica implica dos fuentes de luz, un láser de alta frecuencia de la bomba y una frecuencia inferior, la fuente de luz de mayor longitud de onda de una fibra óptica que realmente lleva la señal. El medio de ganancia en un amplificador Raman se bombea con luz de alta frecuencia desde un láser de bombeo, emocionantes las partículas del medio y aumentando su energía de vibración para estimular la dispersión Raman. Como los fotones de mayor longitud de onda de la señal óptica pasan a través del medio, la energía de las ganancias de señal a expensas de la viga de la bomba y se amplifica. Este método se utiliza principalmente en la tecnología de telecomunicaciones para impulsar las señales de larga distancia se ha enviado a través de cables de fibra óptica.