Les amplificateurs optiques sont des technologies a utilisé pour amplifier les signaux lumineux, également appelés signaux optiques. Un amplificateur optique amplifie directement un signal optique, sans le convertir en une autre forme intermédiaire. Ce qui le distingue d'un autre type de dispositif, appelé régénérateur ou répéteur, qui stimule un signal optique entrant en le convertissant en électricité et générer ensuite un nouveau signal optique. Technologie d'amplificateur optique amplifie les signaux optiques dans des dispositifs tels que les lasers et les câbles à fibres optiques et il est important pour des applications telles que les télécommunications.
La méthode d'amplification la plus courante, qui exploite le même phénomène utilisé dans les lasers pompés optiquement, est l'émission stimulée. Chaque amplificateur optique utilisant cette méthode contient un milieu physique qui peut amplifier la lumière entrante, appelé un milieu à gain. Lorsque le milieu de gain reçoit entrant énergie optique, un processus connu sous le pompage du milieu à gain, les photons incidents de la lumière sont absorbées temporaire et exciter quelques-uns des électrons de la moyenne à des niveaux d'énergie plus élevés. Ces électrons, puis rapidement retombé à leur niveau initial. Quand ils le font, ils perdent de l'énergie est libérée sous forme de photons, l'amplification du signal original. Si une amplification très élevé est nécessaire, plusieurs amplificateurs peuvent être chaînés de telle sorte que le signal optique peut passer à travers chacun d'entre eux en séquence.
De nombreuses substances peuvent être utilisées comme supports de gain dans un amplificateur optique, en fonction de la puissance optique, de longueur d'onde, et d'autres caractéristiques désirées pour un dispositif particulier. Le milieu de gain le plus courant pour les amplificateurs optiques est du dioxyde de silicium dopé avec des petites quantités d'éléments de terres rares telles que l'erbium et l'ytterbium. D'autres milieux de gain, comme les semi-conducteurs ou de cristaux grenat d'yttrium et d'aluminium, peuvent également être utilisés.
Un type d'amplificateur appelé un amplificateur Raman amplifie les signaux optiques en exploitant un phénomène appelé diffusion Raman. Lorsque la lumière entrant en contact avec la matière, les photons qui ne sont pas absorbées sont dispersées dans des directions différentes. La grande majorité d'entre eux conservent la même longueur d'onde et la fréquence comme avant. Un très faible pourcentage d'entre eux qui ont échangé de l'énergie avec les particules de la matière en raison de l'énergie de vibration de ces particules, n'en ont pas.
Exploiter ceci pour l'amplification optique comprend deux sources de lumière, un laser de pompage à haute fréquence et une fréquence inférieure, supérieure à longueurs d'onde de source de lumière à partir d'une fibre optique qui transporte effectivement le signal. Le milieu de gain dans un amplificateur de Raman est pompé à haute fréquence de la lumière provenant d'un laser de pompe, excitation des particules du milieu et l'augmentation de leur énergie vibratoire à stimuler la diffusion Raman. Que les photons de longueur d'onde plus élevée de la passe de signal optique à travers le milieu, l'énergie du signal gains aux dépens du faisceau de pompe et est amplifié. Cette méthode est principalement utilisée dans la technologie des télécommunications pour stimuler longue distance des signaux envoyés par câble à fibre optique