सिद्धान्त र प्रयोगEDFA एर्बियम-डोपेड फाइबर एम्पलीफायर
को आधारभूत संरचनाEDFA लेएर्बियम-डोपेड फाइबर एम्पलीफायर, जुन मुख्यतया सक्रिय माध्यम (दर्जनौं मिटर लामो डोपेड क्वार्ट्ज फाइबर, कोर व्यास ३-५ माइक्रोन, डोपिङ सांद्रता (२५-१०००)x१०-६), पम्प प्रकाश स्रोत (९९० वा १४८०nm LD), अप्टिकल कपलर र अप्टिकल आइसोलेटर मिलेर बनेको हुन्छ। सिग्नल लाइट र पम्प लाइट एर्बियम फाइबरमा एउटै दिशा (सह-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 आयन पम्प लाइटको कार्य अन्तर्गत उच्च ऊर्जा स्तर (तीन-स्तर प्रणाली) मा उत्तेजित हुन्छ, र चाँडै मेटास्टेबल स्तरमा क्षय हुन्छ। जब यो घटना संकेत प्रकाशको कार्य अन्तर्गत जमिनको अवस्थामा फर्कन्छ, सिग्नल प्रकाशसँग सम्बन्धित फोटोन उत्सर्जित हुन्छ, जसले गर्दा संकेत प्रवर्धित हुन्छ। यसको एम्प्लीफाइड स्पोन्टोनेसियस उत्सर्जन (ASE) स्पेक्ट्रममा ठूलो ब्यान्डविथ छ (२०-४०nm सम्म) र क्रमशः १५३०nm र १५५०nm सम्मका दुई शिखरहरू छन्।
को मुख्य फाइदाहरूEDFA एम्पलीफायरउच्च लाभ, ठूलो ब्यान्डविथ, उच्च उत्पादन शक्ति, उच्च पम्पिंग दक्षता, कम सम्मिलन हानि, र ध्रुवीकरण अवस्थाहरू प्रति असंवेदनशीलता हुन्।
एर्बियम-डोपेड फाइबर एम्पलीफायरको काम गर्ने सिद्धान्त
एर्बियम-डोप्ड फाइबर एम्पलीफायर（EDFA अप्टिकल एम्पलीफायर） मुख्यतया एर्बियम-डोपेड फाइबर (लम्बाइमा लगभग १०-३० मिटर) र पम्प प्रकाश स्रोत मिलेर बनेको हुन्छ। कार्य सिद्धान्त यो हो कि एर्बियम-डोपेड फाइबरले पम्प गरिएको प्रकाश स्रोत (तरंगदैर्ध्य ९८०nm वा १४८०nm) को कार्य अन्तर्गत उत्तेजित विकिरण उत्पन्न गर्दछ, र विकिरणित प्रकाश इनपुट प्रकाश संकेतको परिवर्तनसँगै परिवर्तन हुन्छ, जुन इनपुट प्रकाश संकेतलाई प्रवर्द्धन गर्ने बराबर हो। परिणामहरूले देखाउँछन् कि एर्बियम-डोपेड फाइबर एम्पलीफायरको लाभ सामान्यतया १५-४०db हुन्छ, र रिले दूरी १०० किलोमिटर भन्दा बढीले बढाउन सकिन्छ। त्यसोभए, मानिसहरू सोध्न सक्दैनन्: वैज्ञानिकहरूले प्रकाश तरंगहरूको तीव्रता बढाउन फाइबर एम्बलीफायरमा डोपेड एर्बियम प्रयोग गर्ने बारे किन सोचेका थिए? हामीलाई थाहा छ कि एर्बियम एक दुर्लभ पृथ्वी तत्व हो, र दुर्लभ पृथ्वी तत्वहरूको आफ्नै विशेष संरचनात्मक विशेषताहरू छन्। अप्टिकल उपकरणहरूमा दुर्लभ पृथ्वी तत्वहरूको डोपिङ अप्टिकल उपकरणहरूको कार्यसम्पादन सुधार गर्न लामो समयदेखि प्रयोग हुँदै आएको छ, त्यसैले यो आकस्मिक कारक होइन। यसको अतिरिक्त, पम्प प्रकाश स्रोतको तरंगदैर्ध्य किन ९८०nm वा १४८०nm मा छनोट गरिन्छ? वास्तवमा, पम्प प्रकाश स्रोतको तरंगदैर्ध्य ५२०nm, ६५०nm, ९८०nm, र १४८०nm हुन सक्छ, तर अभ्यासले प्रमाणित गरेको छ कि १४८०nm पम्प प्रकाश स्रोत लेजर दक्षताको तरंगदैर्ध्य सबैभन्दा उच्च छ, त्यसपछि ९८०nm पम्प प्रकाश स्रोतको तरंगदैर्ध्य आउँछ।
भौतिक संरचना
एर्बियम-डोपेड फाइबर एम्पलीफायरको आधारभूत संरचना (EDFA अप्टिकल एम्पलीफायर)। इनपुट एन्ड र आउटपुट एन्डमा आइसोलेटर हुन्छ, यसको उद्देश्य अप्टिकल सिग्नललाई एकतर्फी प्रसारण गर्नु हो। पम्प एक्साइटरको तरंगदैर्ध्य ९८०nm वा १४८०nm हुन्छ र यसलाई ऊर्जा प्रदान गर्न प्रयोग गरिन्छ। कप्लरको कार्य भनेको इनपुट अप्टिकल सिग्नल र पम्प लाइटलाई एर्बियम-डोपेड फाइबरमा जोड्नु हो, र पम्प लाइटको ऊर्जालाई एर्बियम-डोपेड फाइबरको कार्य मार्फत इनपुट अप्टिकल सिग्नलमा स्थानान्तरण गर्नु हो, ताकि इनपुट अप्टिकल सिग्नलको ऊर्जा प्रवर्धन महसुस गर्न सकियोस्। उच्च आउटपुट अप्टिकल पावर र कम आवाज सूचकांक प्राप्त गर्न, अभ्यासमा प्रयोग हुने एर्बियम-डोपेड फाइबर एम्पलीफायरले एकअर्कालाई अलग गर्न बीचमा आइसोलेटरहरू भएका दुई वा बढी पम्प स्रोतहरूको संरचना अपनाउँछ। फराकिलो र फ्ल्याटर गेन कर्भ प्राप्त गर्न, गेन फ्ल्याटनिङ फिल्टर थपिएको छ।
EDFA मा पाँच मुख्य भागहरू हुन्छन्: एर्बियम-डोपेड फाइबर (EDF), अप्टिकल कपलर (WDM), अप्टिकल आइसोलेटर (ISO), अप्टिकल फिल्टर, र पम्पिङ सप्लाई। सामान्यतया प्रयोग हुने पम्प स्रोतहरूमा ९८०nm र १४८०nm समावेश छन्, र यी दुई पम्प स्रोतहरूमा उच्च पम्पिङ दक्षता छ र बढी प्रयोग गरिन्छ। ९८०nm पम्प प्रकाश स्रोतको आवाज गुणांक कम छ; १४८०nm पम्प प्रकाश स्रोतमा उच्च पम्पिङ दक्षता छ र यसले ठूलो आउटपुट पावर प्राप्त गर्न सक्छ (९८०nm पम्प प्रकाश स्रोत भन्दा लगभग ३dB बढी)।
फाइदा
१. सञ्चालन तरंगदैर्ध्य एकल-मोड फाइबरको न्यूनतम क्षीणन विन्डोसँग मिल्दोजुल्दो छ।
२. उच्च युग्मन दक्षता। यो फाइबर एम्पलीफायर भएकोले, यसलाई ट्रान्समिशन फाइबरसँग युग्मन गर्न सजिलो छ।
३. उच्च ऊर्जा रूपान्तरण दक्षता। EDF को कोर ट्रान्समिशन फाइबरको भन्दा सानो छ, र सिग्नल लाइट र पम्प लाइट EDF मा एकैसाथ प्रसारित हुन्छन्, त्यसैले अप्टिकल क्षमता धेरै केन्द्रित हुन्छ। यसले प्रकाश र लाभ माध्यम Er आयन बीचको अन्तरक्रियालाई धेरै पूर्ण बनाउँछ, उपयुक्त लम्बाइको एर्बियम-डोपेड फाइबरसँग जोडिएको छ, त्यसैले प्रकाश ऊर्जाको रूपान्तरण दक्षता उच्च छ।
४. उच्च लाभ, कम आवाज सूचकांक, ठूलो आउटपुट पावर, च्यानलहरू बीच कम क्रसस्टक।
५. स्थिर लाभ विशेषताहरू: EDFA तापक्रमप्रति संवेदनशील हुँदैन, र लाभको ध्रुवीकरणसँग थोरै सम्बन्ध हुन्छ।
६. लाभ सुविधा प्रणाली बिट दर र डेटा ढाँचाबाट स्वतन्त्र छ।
कमीकमजोरी
१. ननलाइनर इफेक्ट: EDFA ले फाइबरमा इन्जेक्ट गरिएको अप्टिकल पावर बढाएर अप्टिकल पावरलाई बढाउँछ, तर जति ठूलो हुन्छ त्यति नै राम्रो हुन्छ। जब अप्टिकल पावर निश्चित हदसम्म बढाइन्छ, अप्टिकल फाइबरको ननलाइनर इफेक्ट उत्पादन हुनेछ। त्यसकारण, अप्टिकल फाइबर एम्पलीफायरहरू प्रयोग गर्दा, एकल-च्यानल आगमन फाइबर अप्टिकल पावर नियन्त्रण गर्ने मूल्यमा ध्यान दिनुपर्छ।
२. लाभ तरंगदैर्ध्य दायरा निश्चित छ: C-ब्यान्ड EDFA को काम गर्ने तरंगदैर्ध्य दायरा १५३०nm~१५६१nm छ; L-ब्यान्ड EDFA को काम गर्ने तरंगदैर्ध्य दायरा १५६५nm~१६२५nm छ।
३. असमान लाभ ब्यान्डविथ: EDFA एर्बियम-डोपेड फाइबर एम्पलीफायरको लाभ ब्यान्डविथ धेरै फराकिलो छ, तर EDF को लाभ स्पेक्ट्रम आफैंमा समतल छैन। WDM प्रणालीमा लाभलाई समतल गर्न लाभ फ्ल्याटनिङ फिल्टर अपनाउनु पर्छ।
४. प्रकाश वृद्धि समस्या: जब प्रकाश मार्ग सामान्य हुन्छ, पम्प प्रकाश द्वारा उत्तेजित एर्बियम आयनहरू सिग्नल प्रकाश द्वारा टाढा लैजान्छन्, यसरी सिग्नल प्रकाशको प्रवर्धन पूरा हुन्छ। यदि इनपुट प्रकाश काटिएको छ भने, मेटास्टेबल एर्बियम आयनहरू जम्मा हुन जारी राख्ने भएकोले, सिग्नल प्रकाश इनपुट पुनर्स्थापित भएपछि, ऊर्जा उफ्रिनेछ, परिणामस्वरूप प्रकाश वृद्धि हुनेछ।
५. अप्टिकल सर्जको समाधान भनेको EDFA मा स्वचालित अप्टिकल पावर रिडक्सन (APR) वा स्वचालित अप्टिकल पावर अफ (APSD) प्रकार्यलाई महसुस गर्नु हो, अर्थात्, EDFA ले स्वचालित रूपमा पावर घटाउँछ वा इनपुट लाइट नभएको बेला स्वचालित रूपमा पावर बन्द गर्छ, जसले गर्दा सर्ज घटनाको घटनालाई दबाइन्छ।
अनुप्रयोग मोड
१. बूस्टर एम्पलीफायर बूस्टर वेभ पछि धेरै तरंगदैर्ध्य संकेतहरूको शक्ति बढाउन र त्यसपछि तिनीहरूलाई प्रसारण गर्न प्रयोग गरिन्छ। बूस्टर वेभ पछि सिग्नल शक्ति सामान्यतया ठूलो हुने भएकोले, पावर एम्पलीफायरको आवाज सूचकांक र लाभ धेरै उच्च हुँदैन। अपेक्षाकृत ठूलो आउटपुट पावर छ।
२. पावर एम्पलीफायर पछि, लाइन-एम्पलीफायर, आवधिक रूपमा लाइन ट्रान्समिशन नोक्सानको क्षतिपूर्ति गर्न प्रयोग गरिन्छ, जसलाई सामान्यतया अपेक्षाकृत सानो आवाज सूचकांक र ठूलो आउटपुट अप्टिकल पावर चाहिन्छ।
३. प्रि-एम्पलीफायर: स्प्लिटर अघि र लाइन एम्पलीफायर पछि, यो सिग्नललाई एम्पलीफाय गर्न र रिसीभरको संवेदनशीलता सुधार गर्न प्रयोग गरिन्छ (यदि अप्टिकल सिग्नल-टु-नाइज अनुपात (OSNR) ले आवश्यकताहरू पूरा गर्दछ भने, ठूलो इनपुट पावरले रिसीभरको आवाजलाई दबाउन सक्छ र प्राप्त गर्ने संवेदनशीलता सुधार गर्न सक्छ), र आवाज सूचकांक धेरै सानो छ। आउटपुट पावरमा कुनै ठूलो आवश्यकता छैन।
पोस्ट समय: मार्च-१७-२०२५