1. चे वर्गीकरणFiberAmplifiers
ऑप्टिकल ॲम्प्लीफायर्सचे तीन मुख्य प्रकार आहेत:
(1) सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल ॲम्प्लीफायर (SOA, सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल ॲम्प्लीफायर);
(२) दुर्मिळ पृथ्वी घटकांसह डोप केलेले ऑप्टिकल फायबर ॲम्प्लीफायर्स (एर्बियम एर, थ्युलियम टीएम, प्रासोडीमियम पीआर, रुबिडियम एनडी, इ.), प्रामुख्याने एर्बियम-डोपड फायबर ॲम्प्लिफायर्स (EDFA), तसेच थ्युलिअम-डोपड फायबर ॲम्प्लिफायर्स (TDFA) आणि praseodymium-doped fiber amplifiers (PDFA), इ.
(३) नॉनलाइनर फायबर ॲम्प्लिफायर, मुख्यतः फायबर रमन ॲम्प्लिफायर्स (एफआरए, फायबर रमन ॲम्प्लिफायर). या ऑप्टिकल ॲम्प्लीफायर्सची मुख्य कामगिरी तुलना टेबलमध्ये दर्शविली आहे
EDFA (एर्बियम डोपड फायबर ॲम्प्लीफायर)
दुर्मिळ पृथ्वी घटकांसह (जसे की Nd, Er, Pr, Tm, इ.) क्वार्ट्ज फायबर डोपिंग करून बहु-स्तरीय लेसर प्रणाली तयार केली जाऊ शकते आणि पंप लाइटच्या कृती अंतर्गत इनपुट सिग्नल लाइट थेट वाढविला जातो. योग्य अभिप्राय दिल्यानंतर, फायबर लेसर तयार होतो. Nd-doped फायबर ॲम्प्लिफायरची कार्यरत तरंगलांबी 1060nm आणि 1330nm आहे आणि फायबर ऑप्टिक कम्युनिकेशनच्या सर्वोत्तम सिंक पोर्टपासून विचलनामुळे आणि इतर कारणांमुळे त्याचा विकास आणि वापर मर्यादित आहे. EDFA आणि PDFA च्या ऑपरेटिंग तरंगलांबी अनुक्रमे ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशनच्या सर्वात कमी नुकसान (1550nm) आणि शून्य फैलाव तरंगलांबी (1300nm) विंडोमध्ये आहेत आणि TDFA S-band मध्ये कार्य करते, जे ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन सिस्टम ऍप्लिकेशन्ससाठी अतिशय योग्य आहेत. . विशेषतः EDFA, सर्वात वेगवान विकास, व्यावहारिक आहे.
दPEDFA चे तत्व
EDFA ची मूलभूत रचना आकृती 1(a) मध्ये दर्शविली आहे, जी प्रामुख्याने सक्रिय माध्यमाने बनलेली आहे (एर्बियम-डोपड सिलिका फायबर सुमारे दहा मीटर लांब, 3-5 मायक्रॉनचा कोर व्यास आणि डोपिंग एकाग्रता (25) -1000)x10-6), पंप प्रकाश स्रोत (990 किंवा 1480nm LD), ऑप्टिकल कपलर आणि ऑप्टिकल आयसोलेटर. सिग्नल लाइट आणि पंप लाइट एकाच दिशेने (कोडायरेक्शनल पंपिंग), विरुद्ध दिशा (रिव्हर्स पंपिंग) किंवा एर्बियम फायबरमध्ये दोन्ही दिशा (द्विदिश पंपिंग) प्रसारित करू शकतात. जेव्हा सिग्नल लाइट आणि पंप लाइट एकाच वेळी एर्बियम फायबरमध्ये इंजेक्ट केले जातात, तेव्हा पंप लाइट (आकृती 1 (b), तीन-स्तरीय प्रणाली) च्या कृती अंतर्गत एर्बियम आयन उच्च ऊर्जा स्तरावर उत्तेजित होतात. आणि त्वरीत मेटास्टेबल ऊर्जा पातळीपर्यंत क्षय होतो, जेव्हा ते घटना सिग्नल प्रकाशाच्या क्रियेखाली जमिनीच्या स्थितीत परत येते, तेव्हा ते सिग्नल लाइटशी संबंधित फोटॉन उत्सर्जित करते, जेणेकरून सिग्नल वाढवलेला आहे. आकृती 1 (c) हा मोठा बँडविड्थ (20-40nm पर्यंत) आणि अनुक्रमे 1530nm आणि 1550nm शी संबंधित दोन शिखरांसह त्याचे प्रवर्धित उत्स्फूर्त उत्सर्जन (ASE) स्पेक्ट्रम आहे.
EDFA चे मुख्य फायदे म्हणजे उच्च लाभ, मोठी बँडविड्थ, उच्च आउटपुट पॉवर, उच्च पंप कार्यक्षमता, कमी अंतर्भूत नुकसान आणि ध्रुवीकरण स्थितीबद्दल असंवेदनशीलता.
2. फायबर ऑप्टिकल ॲम्प्लीफायर्ससह समस्या
जरी ऑप्टिकल ॲम्प्लिफायर (विशेषत: EDFA) चे अनेक उत्कृष्ट फायदे आहेत, ते एक आदर्श ॲम्प्लिफायर नाही. सिग्नलचा SNR कमी करणाऱ्या अतिरिक्त आवाजाव्यतिरिक्त, काही इतर कमतरता आहेत, जसे की:
- ॲम्प्लीफायर बँडविड्थमधील लाभ स्पेक्ट्रमची असमानता मल्टी-चॅनेल प्रवर्धन कार्यप्रदर्शन प्रभावित करते;
- जेव्हा ऑप्टिकल ॲम्प्लीफायर कॅस्केड केले जातात, तेव्हा ASE नॉइज, फायबर डिस्पर्शन आणि नॉनलाइनर इफेक्ट्सचे परिणाम जमा होतील.
अनुप्रयोग आणि सिस्टम डिझाइनमध्ये या समस्यांचा विचार करणे आवश्यक आहे.
3. ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन सिस्टममध्ये ऑप्टिकल ॲम्प्लीफायरचा वापर
ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन सिस्टममध्ये, दफायबर ऑप्टिकल ॲम्प्लीफायरट्रान्समिशन पॉवर वाढवण्यासाठी केवळ ट्रान्समीटरचा पॉवर बूस्ट ॲम्प्लिफायर म्हणून वापरला जाऊ शकत नाही, तर रिसीव्हिंग सेन्सिटिव्हिटी सुधारण्यासाठी रिसीव्हरचा प्रीएम्पलीफायर म्हणून देखील वापरला जाऊ शकतो आणि ट्रान्समिशन वाढवण्यासाठी पारंपारिक ऑप्टिकल-इलेक्ट्रिकल-ऑप्टिकल रिपीटर देखील बदलू शकतो. अंतर आणि सर्व-ऑप्टिकल संप्रेषण लक्षात घ्या.
ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन सिस्टममध्ये, ट्रान्समिशन अंतर मर्यादित करणारे मुख्य घटक ऑप्टिकल फायबरचे नुकसान आणि फैलाव आहेत. अरुंद-स्पेक्ट्रम प्रकाश स्रोत वापरणे, किंवा शून्य-पांगापांग तरंगलांबीच्या जवळ काम करणे, फायबर फैलावचा प्रभाव कमी असतो. या प्रणालीला प्रत्येक रिले स्टेशनवर संपूर्ण सिग्नल टाइमिंग रीजनरेशन (3R रिले) करण्याची आवश्यकता नाही. ऑप्टिकल ॲम्प्लीफायर (1R रिले) सह थेट ऑप्टिकल सिग्नल वाढवणे पुरेसे आहे. ऑप्टिकल ॲम्प्लीफायर्सचा वापर केवळ लांब-अंतराच्या ट्रंक सिस्टममध्येच नाही तर ऑप्टिकल फायबर वितरण नेटवर्कमध्ये, विशेषत: WDM सिस्टममध्ये, एकाच वेळी अनेक चॅनेल वाढवण्यासाठी केला जाऊ शकतो.
1) ट्रंक ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन सिस्टममध्ये ऑप्टिकल ॲम्प्लीफायर्सचा वापर
अंजीर. 2 हे ट्रंक ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन सिस्टममध्ये ऑप्टिकल ॲम्प्लीफायरच्या वापराचे एक योजनाबद्ध आकृती आहे. (a) चित्र दाखवते की ऑप्टिकल ॲम्प्लीफायर ट्रान्समीटरचे पॉवर बूस्ट ॲम्प्लिफायर आणि रिसीव्हरचे प्रीअँप्लिफायर म्हणून वापरले जाते जेणेकरून रिले नसलेले अंतर दुप्पट होईल. उदाहरणार्थ, EDFA, सिस्टम ट्रान्समिशनचा अवलंब करणे 1.8Gb/s चे अंतर 120km ते 250km पर्यंत वाढते किंवा अगदी 400km पर्यंत पोहोचते. आकृती 2 (b)-(d) हे मल्टी-रिले सिस्टीममध्ये ऑप्टिकल ॲम्प्लीफायर्सचा वापर आहे; आकृती (b) पारंपारिक 3R रिले मोड आहे; आकृती (c) 3R रिपीटर्स आणि ऑप्टिकल ॲम्प्लीफायर्सचा मिश्रित रिले मोड आहे; आकृती 2 (d) हा सर्व-ऑप्टिकल रिले मोड आहे; ऑल-ऑप्टिकल कम्युनिकेशन सिस्टीममध्ये, त्यात वेळ आणि पुनरुत्पादन सर्किट समाविष्ट नाही, म्हणून ते बिट-पारदर्शक आहे आणि "इलेक्ट्रॉनिक बाटली व्हिस्कर" प्रतिबंध नाही. जोपर्यंत दोन्ही टोकांना पाठवणारी आणि प्राप्त करणारी उपकरणे बदलली जात आहेत तोपर्यंत, कमी दरावरून उच्च दरापर्यंत श्रेणीसुधारित करणे सोपे आहे आणि ऑप्टिकल ॲम्प्लीफायर बदलण्याची आवश्यकता नाही.
2) ऑप्टिकल फायबर वितरण नेटवर्कमध्ये ऑप्टिकल ॲम्प्लीफायरचा वापर
ऑप्टिकल ॲम्प्लीफायर्सचे उच्च पॉवर आउटपुट फायदे (विशेषत: EDFA) ब्रॉडबँड वितरण नेटवर्कमध्ये खूप उपयुक्त आहेत (जसे कीCATVनेटवर्क्स). पारंपारिक CATV नेटवर्क समाक्षीय केबलचा अवलंब करते, ज्याला प्रत्येक शंभर मीटरने विस्तारित करणे आवश्यक आहे आणि नेटवर्कची सेवा त्रिज्या सुमारे 7km आहे. ऑप्टिकल ॲम्प्लीफायर वापरून ऑप्टिकल फायबर CATV नेटवर्क केवळ वितरित वापरकर्त्यांची संख्या मोठ्या प्रमाणात वाढवू शकत नाही तर नेटवर्क मार्गाचा मोठ्या प्रमाणात विस्तार करू शकते. अलिकडच्या घडामोडींनी दर्शविले आहे की ऑप्टिकल फायबर/हायब्रिड (एचएफसी) चे वितरण या दोघांची ताकद आकर्षित करते आणि मजबूत स्पर्धात्मकता आहे.
आकृती 4 हे टीव्हीच्या 35 चॅनेलच्या AM-VSB मॉड्यूलेशनसाठी ऑप्टिकल फायबर वितरण नेटवर्कचे उदाहरण आहे. ट्रान्समीटरचा प्रकाश स्रोत DFB-LD आहे ज्याची तरंगलांबी 1550nm आणि आउटपुट पॉवर 3.3dBm आहे. पॉवर डिस्ट्रीब्युशन ॲम्प्लिफायर म्हणून 4-स्तरीय EDFA वापरणे, त्याची इनपुट पॉवर सुमारे -6dBm आहे आणि त्याची आउटपुट पॉवर सुमारे 13dBm आहे. ऑप्टिकल रिसीव्हर संवेदनशीलता -9.2d Bm. वितरणाच्या 4 स्तरांनंतर, वापरकर्त्यांची एकूण संख्या 4.2 दशलक्षांपर्यंत पोहोचली आहे आणि नेटवर्कचा मार्ग दहापट किलोमीटरपेक्षा जास्त आहे. चाचणीचे भारित सिग्नल-टू-आवाज गुणोत्तर 45dB पेक्षा जास्त होते आणि EDFA मुळे CSO मध्ये घट झाली नाही.
पोस्ट वेळ: एप्रिल-२३-२०२३