ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशनच्या क्षेत्रात ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर्स

ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशनच्या क्षेत्रात ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर्स

An ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायरहे एक उपकरण आहे जे ऑप्टिकल सिग्नल वाढवते. ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशनच्या क्षेत्रात, ते प्रामुख्याने खालील भूमिका बजावते: 1. ऑप्टिकल पॉवर वाढवणे आणि वाढवणे. ऑप्टिकल ट्रान्समीटरच्या पुढच्या टोकाला ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर ठेवून, फायबरमध्ये प्रवेश करणारी ऑप्टिकल पॉवर वाढवता येते. 2. ऑनलाइन रिले अॅम्प्लिफिकेशन, ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन सिस्टीममध्ये विद्यमान रिपीटर्स बदलणे; 3. प्रीअम्प्लिफिकेशन: रिसीव्हिंग एंडवर फोटोडिटेक्टरच्या आधी, रिसीव्हिंग सेन्सिटिव्हिटी वाढवण्यासाठी कमकुवत प्रकाश सिग्नल प्री-अम्प्लिफाय केला जातो.

सध्या, ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशनमध्ये स्वीकारल्या जाणाऱ्या ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर्समध्ये प्रामुख्याने खालील प्रकारांचा समावेश आहे: १. सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर (एसओए ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर)/सेमीकंडक्टर लेसर अॅम्प्लिफायर (SLA ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर); २. रेअर अर्थ-डोप्ड फायबर अॅम्प्लिफायर, जसे की बेट-डोप्ड फायबर अॅम्प्लिफायर (EDFA ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर), इत्यादी. ३. नॉनलाइनर फायबर अॅम्प्लिफायर्स, जसे की फायबर रमन अॅम्प्लिफायर्स, इत्यादी. खालील अनुक्रमे थोडक्यात परिचय आहे.

१.सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर्स: वेगवेगळ्या अनुप्रयोग परिस्थितीत आणि वेगवेगळ्या एंड फेस रिफ्लेक्टन्ससह, सेमीकंडक्टर लेसर विविध प्रकारचे सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर्स तयार करू शकतात. जर सेमीकंडक्टर लेसरचा ड्रायव्हिंग करंट त्याच्या थ्रेशोल्डपेक्षा कमी असेल, म्हणजेच कोणताही लेसर तयार होत नसेल, तर यावेळी, एका टोकाला एक ऑप्टिकल सिग्नल इनपुट केला जातो. जोपर्यंत या ऑप्टिकल सिग्नलची वारंवारता लेसरच्या वर्णक्रमीय केंद्राजवळ असते, तोपर्यंत तो अॅम्प्लिफाय केला जाईल आणि दुसऱ्या टोकापासून आउटपुट केला जाईल. या प्रकारचेसेमीकंडक्टर ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायरयाला फॅब्री-पेरोप प्रकार ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर (FP-SLA) म्हणतात. जर लेसर थ्रेशोल्डच्या वर बायस असेल, तर एका टोकापासून कमकुवत सिंगल-मोड ऑप्टिकल सिग्नल इनपुट, जोपर्यंत या ऑप्टिकल सिग्नलची वारंवारता या मल्टीमोड लेसरच्या स्पेक्ट्रममध्ये असेल, तोपर्यंत ऑप्टिकल सिग्नल अॅम्प्लिफाय केला जाईल आणि एका विशिष्ट मोडमध्ये लॉक केला जाईल. या प्रकारच्या ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायरला इंजेक्शन-लॉक्ड टाइप अॅम्प्लिफायर (IL-SLA) म्हणतात. जर सेमीकंडक्टर लेसरची दोन्ही टोके मिरर-लेपित असतील किंवा अँटी-रिफ्लेक्शन फिल्मच्या थराने बाष्पीभवन केली असतील, ज्यामुळे त्याची उत्सर्जनता खूपच लहान होते आणि फॅब्री-पेरो रेझोनंट कॅव्हिटी तयार करण्यास असमर्थ होते, जेव्हा ऑप्टिकल सिग्नल सक्रिय वेव्हगाइड लेयरमधून जातो, तेव्हा ते प्रवास करताना अॅम्प्लिफाय केले जाईल. म्हणून, या प्रकारच्या ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायरला ट्रॅव्हलिंग वेव्ह टाइप ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर (TW-SLA) म्हणतात, आणि त्याची रचना खालील आकृतीमध्ये दर्शविली आहे. ट्रॅव्हलिंग वेव्ह टाईप ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायरची बँडविड्थ फॅब्री-पेरोट टाईप अॅम्प्लिफायरपेक्षा तीन ऑर्डर जास्त असल्याने आणि त्याची 3dB बँडविड्थ 10THz पर्यंत पोहोचू शकते, त्यामुळे ते विविध फ्रिक्वेन्सीचे ऑप्टिकल सिग्नल वाढवू शकते आणि एक अत्यंत आशादायक ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर आहे.

२. बेट-डोप्ड फायबर अॅम्प्लिफायर: यात तीन भाग असतात: पहिला डोप्ड फायबर असतो ज्याची लांबी अनेक मीटर ते दहा मीटर असते. या अशुद्धता प्रामुख्याने दुर्मिळ पृथ्वी आयन असतात, जे लेसर सक्रियकरण सामग्री बनवतात; दुसरा लेसर पंप स्त्रोत आहे, जो प्रकाशाचे प्रवर्धन साध्य करण्यासाठी डोप्ड दुर्मिळ पृथ्वी आयनांना उत्तेजित करण्यासाठी योग्य तरंगलांबींची ऊर्जा प्रदान करतो. तिसरा कपलर आहे, जो पंप लाइट आणि सिग्नल लाइटला डोप्ड ऑप्टिकल फायबर सक्रियकरण सामग्रीमध्ये जोडण्यास सक्षम करतो. फायबर अॅम्प्लिफायरचे कार्य तत्व सॉलिड-स्टेट लेसरसारखेच आहे. ते लेसर-सक्रिय सामग्रीमध्ये उलट कण क्रमांक वितरण स्थिती निर्माण करते आणि उत्तेजित रेडिएशन निर्माण करते. स्थिर कण क्रमांक उलट वितरण स्थिती तयार करण्यासाठी, ऑप्टिकल संक्रमणात दोनपेक्षा जास्त ऊर्जा पातळींचा समावेश असावा, सामान्यत: तीन-स्तरीय आणि चार-स्तरीय प्रणाली, पंप स्त्रोताकडून सतत उर्जेचा पुरवठा. प्रभावीपणे ऊर्जा प्रदान करण्यासाठी, पंप फोटॉनची तरंगलांबी लेसर फोटॉनपेक्षा कमी असावी, म्हणजेच पंप फोटॉनची ऊर्जा लेसर फोटॉनपेक्षा जास्त असावी. शिवाय, रेझोनंट पोकळी सकारात्मक अभिप्राय तयार करते आणि अशा प्रकारे लेसर अॅम्प्लीफायर तयार करता येते.

३. नॉनलाइनर फायबर अॅम्प्लिफायर्स: नॉनलाइनर फायबर अॅम्प्लिफायर्स आणि एर्बियम फायबर अॅम्प्लिफायर्स हे दोन्ही फायबर अॅम्प्लिफायर्सच्या श्रेणीत येतात. तथापि, पहिले क्वार्ट्ज फायबरच्या नॉनलाइनर इफेक्टचा वापर करते, तर नंतरचे सक्रिय माध्यमांवर कार्य करण्यासाठी एर्बियम-डोप्ड क्वार्ट्ज फायबर वापरते. सामान्य क्वार्ट्ज ऑप्टिकल फायबर योग्य तरंगलांबी असलेल्या मजबूत पंप लाईटच्या कृती अंतर्गत मजबूत नॉनलाइनर इफेक्ट्स निर्माण करतील, जसे की उत्तेजित रमन स्कॅटरिंग (SRS), उत्तेजित ब्रिलोइन स्कॅटरिंग (SBS) आणि चार-वेव्ह मिक्सिंग इफेक्ट्स. जेव्हा सिग्नल ऑप्टिकल फायबरसह पंप लाईटसह प्रसारित केला जातो, तेव्हा सिग्नल लाईट अॅम्प्लिफाय केला जाऊ शकतो. अशा प्रकारे, ते फायबर रमन अॅम्प्लिफायर्स (FRA), ब्रिलोइन अॅम्प्लिफायर्स (FBA) आणि पॅरामेट्रिक अॅम्प्लिफायर्स तयार करतात, जे सर्व वितरित फायबर अॅम्प्लिफायर्स आहेत.

सारांश: सर्व ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर्सच्या विकासाची सामान्य दिशा म्हणजे उच्च लाभ, उच्च आउटपुट पॉवर आणि कमी आवाज.