१. वर्गीकरणFआइबरAएम्पलीफायरहरू
अप्टिकल एम्पलीफायरका तीन मुख्य प्रकारहरू छन्:
(१) सेमीकन्डक्टर अप्टिकल एम्पलीफायर (SOA, सेमीकन्डक्टर अप्टिकल एम्पलीफायर);
(२) दुर्लभ पृथ्वी तत्वहरू (एर्बियम एर, थुलियम टीएम, प्रासियोडाइमियम पीआर, रुबिडियम एनडी, आदि) संग डोप गरिएको अप्टिकल फाइबर एम्पलीफायरहरू, मुख्यतया एर्बियम-डोप गरिएको फाइबर एम्पलीफायरहरू (EDFA ले), साथै थुलियम-डोपेड फाइबर एम्पलीफायरहरू (TDFA) र प्रासियोडिमियम-डोपेड फाइबर एम्पलीफायरहरू (PDFA), आदि।
(३) ननलाइनर फाइबर एम्पलीफायरहरू, मुख्यतया फाइबर रमन एम्पलीफायरहरू (FRA, फाइबर रमन एम्पलीफायर)। यी अप्टिकल एम्पलीफायरहरूको मुख्य कार्यसम्पादन तुलना तालिकामा देखाइएको छ।
EDFA (एर्बियम डोप्ड फाइबर एम्पलीफायर)
क्वार्ट्ज फाइबरलाई दुर्लभ पृथ्वी तत्वहरू (जस्तै Nd, Er, Pr, Tm, आदि) सँग डोप गरेर बहु-स्तरीय लेजर प्रणाली बनाउन सकिन्छ, र इनपुट सिग्नल लाइटलाई पम्प लाइटको कार्य अन्तर्गत सिधै प्रवर्द्धन गरिन्छ। उपयुक्त प्रतिक्रिया प्रदान गरेपछि, फाइबर लेजर बनाइन्छ। Nd-डोपेड फाइबर एम्पलीफायरको काम गर्ने तरंगदैर्ध्य १०६०nm र १३३०nm छ, र फाइबर अप्टिक सञ्चारको उत्तम सिङ्क पोर्टबाट विचलन र अन्य कारणहरूले गर्दा यसको विकास र प्रयोग सीमित छ। EDFA र PDFA को सञ्चालन तरंगदैर्ध्य क्रमशः अप्टिकल फाइबर सञ्चारको सबैभन्दा कम हानि (१५५०nm) र शून्य फैलावट तरंगदैर्ध्य (१३००nm) को विन्डोमा छन्, र TDFA ले S-ब्यान्डमा काम गर्दछ, जुन अप्टिकल फाइबर सञ्चार प्रणाली अनुप्रयोगहरूको लागि धेरै उपयुक्त छन्। विशेष गरी EDFA, सबैभन्दा छिटो विकास, व्यावहारिक भएको छ।
दPEDFA को मूल सिद्धान्त
EDFA को आधारभूत संरचना चित्र १(a) मा देखाइएको छ, जुन मुख्यतया सक्रिय माध्यम (एर्बियम-डोप गरिएको सिलिका फाइबर लगभग दशौं मिटर लामो, ३-५ माइक्रोनको कोर व्यास र (२५-१०००)x१०-६ को डोपिंग सांद्रता), पम्प प्रकाश स्रोत (९९० वा १४८०nm LD), अप्टिकल कप्लर र अप्टिकल आइसोलेटरबाट बनेको छ। सिग्नल प्रकाश र पम्प प्रकाश एर्बियम फाइबरमा एउटै दिशा (सहदिशात्मक पम्पिङ), विपरीत दिशा (रिभर्स पम्पिङ) वा दुवै दिशा (द्विदिशात्मक पम्पिङ) मा फैलिन सक्छन्। जब सिग्नल लाइट र पम्प लाइट एकै समयमा एर्बियम फाइबरमा इन्जेक्ट गरिन्छ, एर्बियम आयनहरू पम्प लाइटको कार्य अन्तर्गत उच्च ऊर्जा स्तरमा उत्साहित हुन्छन् (चित्र १ (ख), तीन-स्तरीय प्रणाली), र द्रुत रूपमा मेटास्टेबल ऊर्जा स्तरमा क्षय हुन्छन्, जब यो घटना सिग्नल लाइटको कार्य अन्तर्गत ग्राउन्ड स्टेटमा फर्कन्छ, यसले सिग्नल लाइटसँग मिल्दोजुल्दो फोटोनहरू उत्सर्जन गर्दछ, जसले गर्दा सिग्नल प्रवर्धित हुन्छ। चित्र १ (ग) यसको एम्प्लीफाइड स्पोन्टेनस उत्सर्जन (ASE) स्पेक्ट्रम हो जसमा ठूलो ब्यान्डविथ (२०-४०nm सम्म) र क्रमशः १५३०nm र १५५०nm सँग मिल्दोजुल्दो दुई शिखरहरू छन्।
EDFA का मुख्य फाइदाहरू उच्च लाभ, ठूलो ब्यान्डविथ, उच्च आउटपुट पावर, उच्च पम्प दक्षता, कम सम्मिलन हानि, र ध्रुवीकरण अवस्था प्रति असंवेदनशीलता हुन्।
२. फाइबर अप्टिकल एम्पलीफायरहरूमा समस्याहरू
यद्यपि अप्टिकल एम्पलीफायर (विशेष गरी EDFA) का धेरै उत्कृष्ट फाइदाहरू छन्, यो एक आदर्श एम्पलीफायर होइन। सिग्नलको SNR घटाउने अतिरिक्त आवाजको अतिरिक्त, त्यहाँ केही अन्य कमजोरीहरू छन्, जस्तै:
- एम्पलीफायर ब्यान्डविथ भित्र लाभ स्पेक्ट्रमको असमानताले बहु-च्यानल प्रवर्धन कार्यसम्पादनलाई असर गर्छ;
- जब अप्टिकल एम्पलीफायरहरू क्यास्केड गरिन्छन्, ASE आवाज, फाइबर फैलावट र गैर-रेखीय प्रभावहरूको प्रभावहरू जम्मा हुनेछन्।
यी मुद्दाहरूलाई अनुप्रयोग र प्रणाली डिजाइनमा विचार गर्नुपर्छ।
३. अप्टिकल फाइबर सञ्चार प्रणालीमा अप्टिकल एम्पलीफायरको प्रयोग
अप्टिकल फाइबर सञ्चार प्रणालीमा,फाइबर अप्टिकल एम्पलीफायरट्रान्समिसन पावर बढाउन ट्रान्समिटरको पावर बूस्ट एम्पलीफायरको रूपमा मात्र प्रयोग गर्न सकिँदैन, तर रिसिभरको संवेदनशीलता सुधार गर्न रिसीभरको प्रिमप्लिफायरको रूपमा पनि प्रयोग गर्न सकिन्छ, र ट्रान्समिसन दूरी विस्तार गर्न र सबै-अप्टिकल सञ्चार महसुस गर्न परम्परागत अप्टिकल-इलेक्ट्रिकल-अप्टिकल रिपीटरलाई पनि प्रतिस्थापन गर्न सकिन्छ।
अप्टिकल फाइबर सञ्चार प्रणालीहरूमा, प्रसारण दूरी सीमित गर्ने मुख्य कारकहरू अप्टिकल फाइबरको क्षति र फैलावट हुन्। साँघुरो-स्पेक्ट्रम प्रकाश स्रोत प्रयोग गरेर, वा शून्य-फैलाव तरंगदैर्ध्यको नजिक काम गर्दा, फाइबर फैलावटको प्रभाव सानो हुन्छ। यो प्रणालीले प्रत्येक रिले स्टेशनमा पूर्ण सिग्नल समय पुनर्जनन (3R रिले) गर्न आवश्यक पर्दैन। यो अप्टिकल एम्पलीफायर (1R रिले) मार्फत अप्टिकल सिग्नललाई प्रत्यक्ष रूपमा प्रवर्द्धन गर्न पर्याप्त छ। अप्टिकल एम्पलीफायरहरू लामो दूरीको ट्रंक प्रणालीहरूमा मात्र नभई अप्टिकल फाइबर वितरण नेटवर्कहरूमा पनि प्रयोग गर्न सकिन्छ, विशेष गरी WDM प्रणालीहरूमा, एकै साथ धेरै च्यानलहरू प्रवर्द्धन गर्न।
१) ट्रंक अप्टिकल फाइबर कम्युनिकेसन सिस्टममा अप्टिकल एम्पलीफायरहरूको प्रयोग
चित्र २ ट्रंक अप्टिकल फाइबर कम्युनिकेसन सिस्टममा अप्टिकल एम्पलीफायरको प्रयोगको योजनाबद्ध रेखाचित्र हो। (क) चित्रले देखाउँछ कि अप्टिकल एम्पलीफायर ट्रान्समिटरको पावर बूस्ट एम्पलीफायर र रिसीभरको प्रीएम्पलीफायरको रूपमा प्रयोग गरिन्छ ताकि गैर-रिले दूरी दोब्बर होस्। उदाहरणका लागि, EDFA अपनाउँदै, प्रणाली प्रसारण १.८Gb/s को दूरी १२० किलोमिटरबाट २५० किलोमिटरसम्म बढ्छ वा ४०० किलोमिटरसम्म पनि पुग्छ। चित्र २ (ख)-(घ) बहु-रिले प्रणालीहरूमा अप्टिकल एम्पलीफायरहरूको प्रयोग हो; चित्र (ख) परम्परागत ३R रिले मोड हो; चित्र (ग) ३R रिपीटरहरू र अप्टिकल एम्पलीफायरहरूको मिश्रित रिले मोड हो; चित्र २ (घ) यो एक सबै-अप्टिकल रिले मोड हो; सबै-अप्टिकल सञ्चार प्रणालीमा, यसले समय र पुनर्जनन सर्किटहरू समावेश गर्दैन, त्यसैले यो बिट-पारदर्शी छ, र त्यहाँ कुनै "इलेक्ट्रोनिक बोतल व्हिस्कर" प्रतिबन्ध छैन। जबसम्म दुबै छेउमा पठाउने र प्राप्त गर्ने उपकरणहरू प्रतिस्थापन गरिन्छ, कम दरबाट उच्च दरमा स्तरोन्नति गर्न सजिलो हुन्छ, र अप्टिकल एम्पलीफायरलाई प्रतिस्थापन गर्न आवश्यक पर्दैन।
२) अप्टिकल फाइबर वितरण नेटवर्कमा अप्टिकल एम्पलीफायरको प्रयोग
अप्टिकल एम्पलीफायरहरू (विशेष गरी EDFA) को उच्च पावर आउटपुट फाइदाहरू ब्रॉडब्यान्ड वितरण नेटवर्कहरूमा धेरै उपयोगी छन् (जस्तैCATVनेटवर्कहरू)। परम्परागत CATV नेटवर्कले समाक्षीय केबल अपनाउँछ, जसलाई प्रत्येक सय मिटरमा प्रवर्द्धन गर्न आवश्यक छ, र नेटवर्कको सेवा त्रिज्या लगभग ७ किलोमिटर छ। अप्टिकल एम्पलीफायरहरू प्रयोग गर्ने अप्टिकल फाइबर CATV नेटवर्कले वितरित प्रयोगकर्ताहरूको संख्यामा मात्र वृद्धि गर्न सक्दैन, तर नेटवर्क मार्गलाई पनि ठूलो मात्रामा विस्तार गर्न सक्छ। हालैका विकासहरूले देखाएका छन् कि अप्टिकल फाइबर/हाइब्रिड (HFC) को वितरणले दुवैको बललाई आकर्षित गर्दछ र बलियो प्रतिस्पर्धात्मकता छ।
चित्र ४ टिभीका ३५ च्यानलहरूको AM-VSB मोड्युलेसनको लागि अप्टिकल फाइबर वितरण नेटवर्कको उदाहरण हो। ट्रान्समिटरको प्रकाश स्रोत DFB-LD हो जसको तरंगदैर्ध्य १५५०nm र आउटपुट पावर ३.३dBm छ। ४-स्तरको EDFA लाई पावर वितरण एम्पलीफायरको रूपमा प्रयोग गर्दा, यसको इनपुट पावर लगभग -६dBm छ, र यसको आउटपुट पावर लगभग १३dBm छ। अप्टिकल रिसीभर संवेदनशीलता -९.२d Bm। ४ स्तरको वितरण पछि, प्रयोगकर्ताहरूको कुल संख्या ४.२ मिलियन पुगेको छ, र नेटवर्क मार्ग दशौं किलोमिटर भन्दा बढी छ। परीक्षणको भारित सिग्नल-देखि-आवाज अनुपात ४५dB भन्दा बढी थियो, र EDFA ले CSO मा कमी ल्याएन।
पोस्ट समय: अप्रिल-२३-२०२३