तत्व आणि वापरEDFA एर्बियम-डोपेड फायबर अॅम्प्लिफायर
ची मूलभूत रचनाईडीएफएएर्बियम-डोपेड फायबर अॅम्प्लिफायर, जे प्रामुख्याने सक्रिय माध्यम (डझनभर मीटर लांब डोपेड क्वार्ट्ज फायबर, कोर व्यास 3-5 मायक्रॉन, डोपिंग एकाग्रता (25-1000)x10-6), पंप प्रकाश स्रोत (990 किंवा 1480nm LD), ऑप्टिकल कप्लर आणि ऑप्टिकल आयसोलेटर) बनलेले असते. सिग्नल लाइट आणि पंप लाइट एर्बियम फायबरमध्ये एकाच दिशेने (सह-पंपिंग), विरुद्ध दिशेने (रिव्हर्स पंपिंग), किंवा दोन्ही दिशांना (द्विदिशात्मक पंपिंग) प्रसारित होऊ शकतात. जेव्हा सिग्नल लाइट आणि पंप लाइट एकाच वेळी एर्बियम फायबरमध्ये इंजेक्ट केले जातात, तेव्हा पंप लाइटच्या क्रियेखाली एर्बियम आयन उच्च ऊर्जा पातळी (तीन-स्तरीय प्रणाली) पर्यंत उत्तेजित होतो आणि लवकरच मेटास्टेबल पातळीवर क्षय होतो. जेव्हा ते घटना सिग्नल लाइटच्या क्रियेखाली जमिनीवर परत येते, तेव्हा सिग्नल लाइटशी संबंधित फोटॉन उत्सर्जित होतो, ज्यामुळे सिग्नल वाढतो. त्याच्या अॅम्प्लिफाइड स्पोंटोनेंट एमिशन (ASE) स्पेक्ट्रममध्ये मोठी बँडविड्थ आहे (२०-४०nm पर्यंत) आणि अनुक्रमे १५३०nm आणि १५५०nm शी संबंधित दोन शिखर आहेत.
चे मुख्य फायदेEDFA अॅम्प्लिफायरउच्च लाभ, मोठी बँडविड्थ, उच्च उत्पादन शक्ती, उच्च पंपिंग कार्यक्षमता, कमी इन्सर्शन लॉस आणि ध्रुवीकरण अवस्थांबद्दल असंवेदनशीलता.
एर्बियम-डोपेड फायबर अॅम्प्लिफायरचे कार्य तत्व
एर्बियम-डोपेड फायबर अॅम्प्लिफायर（EDFA ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर) हे प्रामुख्याने एर्बियम-डोपेड फायबर (सुमारे १०-३० मीटर लांबीचे) आणि पंप लाइट सोर्सने बनलेले असते. कार्य तत्व असे आहे की एर्बियम-डोपेड फायबर पंप केलेल्या लाइट सोर्सच्या (तरंगलांबी ९८० एनएम किंवा १४८० एनएम) कृती अंतर्गत उत्तेजित रेडिएशन निर्माण करतो आणि इनपुट लाइट सिग्नलच्या बदलासह रेडिएटेड लाइट बदलतो, जे इनपुट लाइट सिग्नलला वाढवण्याइतकेच आहे. परिणाम दर्शवितात की एर्बियम-डोपेड फायबर अॅम्प्लिफायरचा फायदा सहसा १५-४० डीबी असतो आणि रिले अंतर १०० किमी पेक्षा जास्त वाढवता येते. म्हणून, लोक विचारण्याशिवाय मदत करू शकत नाहीत: प्रकाश लाटांची तीव्रता वाढवण्यासाठी फायबर अॅम्प्लिफायरमध्ये डोपेड एर्बियम वापरण्याचा विचार शास्त्रज्ञांनी का केला? आपल्याला माहित आहे की एर्बियम हा एक दुर्मिळ पृथ्वी घटक आहे आणि दुर्मिळ पृथ्वी घटकांमध्ये त्यांची विशेष संरचनात्मक वैशिष्ट्ये आहेत. ऑप्टिकल उपकरणांमध्ये दुर्मिळ पृथ्वी घटकांचे डोपिंग करणे ऑप्टिकल उपकरणांचे कार्यप्रदर्शन सुधारण्यासाठी बर्याच काळापासून वापरले जात आहे, म्हणून हे अपघाती घटक नाही. याव्यतिरिक्त, पंप प्रकाश स्रोताची तरंगलांबी 980nm किंवा 1480nm का निवडली जाते? खरं तर, पंप प्रकाश स्रोताची तरंगलांबी 520nm, 650nm, 980nm आणि 1480nm असू शकते, परंतु सरावाने हे सिद्ध केले आहे की 1480nm पंप प्रकाश स्रोत लेसर कार्यक्षमतेची तरंगलांबी सर्वात जास्त आहे, त्यानंतर 980nm पंप प्रकाश स्रोताची तरंगलांबी येते.
भौतिक रचना
एर्बियम-डोपेड फायबर अॅम्प्लिफायरची मूलभूत रचना (EDFA ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर). इनपुट एंड आणि आउटपुट एंडवर एक आयसोलेटर आहे, ज्याचा उद्देश ऑप्टिकल सिग्नलला एकतर्फी ट्रान्समिशन करणे आहे. पंप एक्साइटरची तरंगलांबी 980nm किंवा 1480nm आहे आणि ती ऊर्जा प्रदान करण्यासाठी वापरली जाते. कप्लरचे कार्य इनपुट ऑप्टिकल सिग्नल आणि पंप लाईटला एर्बियम-डोपेड फायबरमध्ये जोडणे आणि एर्बियम-डोपेड फायबरच्या क्रियेद्वारे पंप लाईटची ऊर्जा इनपुट ऑप्टिकल सिग्नलमध्ये हस्तांतरित करणे आहे, जेणेकरून इनपुट ऑप्टिकल सिग्नलची ऊर्जा प्रवर्धन लक्षात येईल. उच्च आउटपुट ऑप्टिकल पॉवर आणि कमी आवाज निर्देशांक मिळविण्यासाठी, व्यवहारात वापरले जाणारे एर्बियम-डोपेड फायबर अॅम्प्लिफायर एकमेकांना वेगळे करण्यासाठी मध्यभागी आयसोलेटर असलेल्या दोन किंवा अधिक पंप स्त्रोतांची रचना स्वीकारते. रुंद आणि फ्लॅटर गेन वक्र मिळविण्यासाठी, एक गेन फ्लॅटनिंग फिल्टर जोडला जातो.
EDFA मध्ये पाच मुख्य भाग असतात: एर्बियम-डोपेड फायबर (EDF), ऑप्टिकल कपलर (WDM), ऑप्टिकल आयसोलेटर (ISO), ऑप्टिकल फिल्टर आणि पंपिंग सप्लाय. सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या पंप स्रोतांमध्ये 980nm आणि 1480nm यांचा समावेश होतो आणि या दोन पंप स्रोतांमध्ये पंपिंग कार्यक्षमता जास्त असते आणि ते अधिक वापरले जातात. 980nm पंप प्रकाश स्रोताचा आवाज गुणांक कमी असतो; 1480nm पंप प्रकाश स्रोताची पंपिंग कार्यक्षमता जास्त असते आणि तो जास्त आउटपुट पॉवर मिळवू शकतो (980nm पंप प्रकाश स्रोतापेक्षा सुमारे 3dB जास्त).
फायदा
१. ऑपरेटिंग तरंगलांबी सिंगल-मोड फायबरच्या किमान क्षीणन विंडोशी सुसंगत आहे.
२. उच्च कपलिंग कार्यक्षमता. कारण ते फायबर अॅम्प्लिफायर आहे, ते ट्रान्समिशन फायबरशी जोडणे सोपे आहे.
३. उच्च ऊर्जा रूपांतरण कार्यक्षमता. EDF चा गाभा ट्रान्समिशन फायबरपेक्षा लहान असतो आणि सिग्नल लाईट आणि पंप लाईट EDF मध्ये एकाच वेळी प्रसारित होतात, त्यामुळे ऑप्टिकल क्षमता खूप केंद्रित असते. यामुळे प्रकाश आणि गेन मीडियम Er आयनमधील परस्परसंवाद खूप पूर्ण होतो, एर्बियम-डोपेड फायबरच्या योग्य लांबीसह, त्यामुळे प्रकाश ऊर्जेची रूपांतरण कार्यक्षमता जास्त असते.
४. जास्त वाढ, कमी आवाज निर्देशांक, मोठी आउटपुट पॉवर, चॅनेलमधील कमी क्रॉसटॉक.
५. स्थिर वाढ वैशिष्ट्ये: EDFA तापमानाला संवेदनशील नाही आणि वाढ ध्रुवीकरणाशी फारशी संबंधित नाही.
६. गेन फीचर सिस्टम बिट रेट आणि डेटा फॉरमॅटपेक्षा स्वतंत्र आहे.
कमतरता
१. नॉनलाइनर इफेक्ट: EDFA फायबरमध्ये इंजेक्ट केलेली ऑप्टिकल पॉवर वाढवून ऑप्टिकल पॉवर वाढवते, परंतु जितकी मोठी तितकी चांगली. जेव्हा ऑप्टिकल पॉवर एका विशिष्ट प्रमाणात वाढवली जाते तेव्हा ऑप्टिकल फायबरचा नॉनलाइनर इफेक्ट निर्माण होईल. म्हणून, ऑप्टिकल फायबर अॅम्प्लिफायर्स वापरताना, सिंगल-चॅनेल इनकमिंग फायबर ऑप्टिकल पॉवर नियंत्रित करण्याच्या मूल्याकडे लक्ष दिले पाहिजे.
२. वाढीव तरंगलांबी श्रेणी निश्चित आहे: सी-बँड EDFA ची कार्यरत तरंगलांबी श्रेणी १५३०nm~१५६१nm आहे; L-बँड EDFA ची कार्यरत तरंगलांबी श्रेणी १५६५nm~१६२५nm आहे.
३. असमान गेन बँडविड्थ: EDFA एर्बियम-डोपेड फायबर अॅम्प्लिफायरची गेन बँडविड्थ खूप विस्तृत आहे, परंतु EDF चा गेन स्पेक्ट्रम स्वतःच सपाट नाही. WDM सिस्टीममध्ये गेन फ्लॅट करण्यासाठी गेन फ्लॅटनिंग फिल्टरचा अवलंब करणे आवश्यक आहे.
४. प्रकाशाच्या लाटेची समस्या: जेव्हा प्रकाशाचा मार्ग सामान्य असतो, तेव्हा पंप प्रकाशाने उत्तेजित केलेले एर्बियम आयन सिग्नल प्रकाशाद्वारे वाहून जातात, ज्यामुळे सिग्नल प्रकाशाचे प्रवर्धन पूर्ण होते. जर इनपुट प्रकाश कापला गेला असेल, कारण मेटास्टेबल एर्बियम आयन जमा होत राहतात, एकदा सिग्नल प्रकाश इनपुट पुनर्संचयित झाल्यानंतर, ऊर्जा उडी मारेल, परिणामी प्रकाश लाट येईल.
५. ऑप्टिकल सर्जचा उपाय म्हणजे EDFA मध्ये ऑटोमॅटिक ऑप्टिकल पॉवर रिडक्शन (APR) किंवा ऑटोमॅटिक ऑप्टिकल पॉवर ऑफ (APSD) फंक्शन साकार करणे, म्हणजेच, इनपुट लाईट नसताना EDFA आपोआप पॉवर कमी करते किंवा पॉवर आपोआप बंद करते, ज्यामुळे सर्ज इंद्रियगोचरची घटना दडपली जाते.
अनुप्रयोग मोड
१. बूस्टर अॅम्प्लिफायरचा वापर बूस्टर वेव्ह नंतर अनेक तरंगलांबी सिग्नलची शक्ती वाढवण्यासाठी आणि नंतर त्यांना प्रसारित करण्यासाठी केला जातो. बूस्टर वेव्ह नंतर सिग्नल पॉवर सामान्यतः मोठी असल्याने, पॉवर अॅम्प्लिफायरचा नॉइज इंडेक्स आणि गेन फार जास्त नसतो. तुलनेने मोठी आउटपुट पॉवर असते.
२. पॉवर अॅम्प्लिफायर नंतर, लाइन-अॅम्प्लिफायरचा वापर वेळोवेळी लाइन ट्रान्समिशन लॉसची भरपाई करण्यासाठी केला जातो, ज्यासाठी सामान्यतः तुलनेने कमी नॉइज इंडेक्स आणि मोठ्या आउटपुट ऑप्टिकल पॉवरची आवश्यकता असते.
३. प्री-अॅम्प्लिफायर: स्प्लिटरच्या आधी आणि लाइन अॅम्प्लिफायर नंतर, सिग्नल वाढवण्यासाठी आणि रिसीव्हरची संवेदनशीलता सुधारण्यासाठी याचा वापर केला जातो (जर ऑप्टिकल सिग्नल-टू-नॉईज रेशो (OSNR) आवश्यकता पूर्ण करत असेल तर, मोठी इनपुट पॉवर रिसीव्हरचाच आवाज दाबू शकते आणि रिसीव्हरची संवेदनशीलता सुधारू शकते), आणि नॉइज इंडेक्स खूप लहान असतो. आउटपुट पॉवरवर कोणतीही मोठी आवश्यकता नाही.
पोस्ट वेळ: मार्च-१७-२०२५