१. चे वर्गीकरणFआयबरAअॅम्प्लीफायर्स
ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर्सचे तीन मुख्य प्रकार आहेत:
(१) सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर (SOA, सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर);
(२) दुर्मिळ पृथ्वी घटकांसह डोप केलेले ऑप्टिकल फायबर अॅम्प्लिफायर्स (एर्बियम एर, थुलियम टीएम, प्रेसियोडायमियम पीआर, रुबिडियम एनडी, इ.), प्रामुख्याने एर्बियम-डोपेड फायबर अॅम्प्लिफायर्स (ईडीएफए), तसेच थुलियम-डोपेड फायबर अॅम्प्लिफायर्स (TDFA) आणि प्रासियोडायमियम-डोपेड फायबर अॅम्प्लिफायर्स (PDFA), इ.
(३) नॉनलाइनर फायबर अॅम्प्लिफायर्स, प्रामुख्याने फायबर रमन अॅम्प्लिफायर्स (FRA, फायबर रमन अॅम्प्लिफायर). या ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर्सची मुख्य कामगिरी तुलना टेबलमध्ये दाखवली आहे.
ईडीएफए (एर्बियम डोपेड फायबर अॅम्प्लिफायर)
क्वार्ट्ज फायबरला दुर्मिळ पृथ्वी घटकांसह (जसे की Nd, Er, Pr, Tm, इ.) डोप करून एक बहु-स्तरीय लेसर प्रणाली तयार केली जाऊ शकते आणि पंप लाईटच्या कृती अंतर्गत इनपुट सिग्नल लाईट थेट वाढवला जातो. योग्य अभिप्राय प्रदान केल्यानंतर, एक फायबर लेसर तयार केला जातो. Nd-डोपेड फायबर अॅम्प्लिफायरची कार्यरत तरंगलांबी 1060nm आणि 1330nm आहे आणि फायबर ऑप्टिक कम्युनिकेशनच्या सर्वोत्तम सिंक पोर्टपासून विचलन आणि इतर कारणांमुळे त्याचा विकास आणि अनुप्रयोग मर्यादित आहे. EDFA आणि PDFA ची ऑपरेटिंग तरंगलांबी अनुक्रमे ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशनच्या सर्वात कमी नुकसान (1550nm) आणि शून्य फैलाव तरंगलांबी (1300nm) च्या विंडोमध्ये आहेत आणि TDFA S-बँडमध्ये कार्य करते, जे ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन सिस्टम अनुप्रयोगांसाठी अतिशय योग्य आहेत. विशेषतः EDFA, सर्वात जलद विकास, व्यावहारिक राहिला आहे.
दPEDFA चा मूलमंत्र
EDFA ची मूलभूत रचना आकृती 1(a) मध्ये दर्शविली आहे, जी प्रामुख्याने सक्रिय माध्यम (एर्बियम-डोप्ड सिलिका फायबर सुमारे दहा मीटर लांब, 3-5 मायक्रॉनचा कोर व्यास आणि (25-1000)x10-6 डोपिंग एकाग्रता), पंप प्रकाश स्रोत (990 किंवा 1480nm LD), ऑप्टिकल कप्लर आणि ऑप्टिकल आयसोलेटर) यांनी बनलेली आहे. सिग्नल लाइट आणि पंप लाइट एर्बियम फायबरमध्ये एकाच दिशेने (सह-दिशात्मक पंपिंग), विरुद्ध दिशानिर्देश (रिव्हर्स पंपिंग) किंवा दोन्ही दिशानिर्देश (द्विदिशात्मक पंपिंग) प्रसारित करू शकतात. जेव्हा सिग्नल लाईट आणि पंप लाईट एकाच वेळी एर्बियम फायबरमध्ये इंजेक्ट केले जातात, तेव्हा पंप लाईटच्या क्रियेखाली एर्बियम आयन उच्च ऊर्जा पातळीपर्यंत उत्तेजित होतात (आकृती 1 (ब), एक तीन-स्तरीय प्रणाली), आणि मेटास्टेबल ऊर्जा पातळीपर्यंत त्वरीत क्षय होतात, जेव्हा ते घटना सिग्नल लाईटच्या क्रियेखाली जमिनीवर परत येते, तेव्हा ते सिग्नल लाईटशी संबंधित फोटॉन उत्सर्जित करते, ज्यामुळे सिग्नल वाढतो. आकृती 1 (क) हा त्याचा प्रवर्धित स्वयंस्फूर्त उत्सर्जन (ASE) स्पेक्ट्रम आहे ज्यामध्ये मोठ्या बँडविड्थ (20-40nm पर्यंत) आणि अनुक्रमे 1530nm आणि 1550nm शी संबंधित दोन शिखर आहेत.
EDFA चे मुख्य फायदे म्हणजे उच्च लाभ, मोठी बँडविड्थ, उच्च आउटपुट पॉवर, उच्च पंप कार्यक्षमता, कमी इन्सर्शन लॉस आणि ध्रुवीकरण स्थितीबद्दल असंवेदनशीलता.
२. फायबर ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर्समधील समस्या
जरी ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर (विशेषतः EDFA) चे अनेक उल्लेखनीय फायदे आहेत, तरी ते एक आदर्श अॅम्प्लिफायर नाही. सिग्नलचा SNR कमी करणाऱ्या अतिरिक्त आवाजाव्यतिरिक्त, काही इतर तोटे देखील आहेत, जसे की:
- अॅम्प्लिफायर बँडविड्थमधील गेन स्पेक्ट्रमची असमानता मल्टी-चॅनेल अॅम्प्लिफिकेशन कामगिरीवर परिणाम करते;
- जेव्हा ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर्स कॅस्केड केले जातात, तेव्हा ASE नॉइज, फायबर डिस्पर्शन आणि नॉनलाइनर इफेक्ट्सचे परिणाम जमा होतील.
अनुप्रयोग आणि प्रणाली डिझाइनमध्ये या मुद्द्यांचा विचार केला पाहिजे.
३. ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन सिस्टीममध्ये ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायरचा वापर
ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन सिस्टीममध्ये,फायबर ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायरट्रान्समिशन पॉवर वाढवण्यासाठी ट्रान्समीटरच्या पॉवर बूस्ट अॅम्प्लिफायर म्हणूनच नव्हे तर रिसीव्हरची संवेदनशीलता सुधारण्यासाठी रिसीव्हरच्या प्रीअम्प्लिफायर म्हणून देखील वापरले जाऊ शकते आणि ट्रान्समिशन अंतर वाढवण्यासाठी आणि ऑल-ऑप्टिकल कम्युनिकेशन साकार करण्यासाठी पारंपारिक ऑप्टिकल-इलेक्ट्रिकल-ऑप्टिकल रिपीटरची जागा देखील घेऊ शकते.
ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन सिस्टीममध्ये, ट्रान्समिशन अंतर मर्यादित करणारे मुख्य घटक म्हणजे ऑप्टिकल फायबरचे नुकसान आणि फैलाव. अरुंद-स्पेक्ट्रम प्रकाश स्रोत वापरणे किंवा शून्य-विखुरलेल्या तरंगलांबीजवळ काम करणे, फायबर फैलावचा प्रभाव कमी असतो. या सिस्टीमला प्रत्येक रिले स्टेशनवर संपूर्ण सिग्नल टाइमिंग रीजनरेशन (3R रिले) करण्याची आवश्यकता नाही. ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर (1R रिले) वापरून ऑप्टिकल सिग्नल थेट वाढवणे पुरेसे आहे. ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर केवळ लांब-अंतराच्या ट्रंक सिस्टीममध्येच नव्हे तर ऑप्टिकल फायबर वितरण नेटवर्कमध्ये, विशेषतः WDM सिस्टीममध्ये, एकाच वेळी अनेक चॅनेल वाढविण्यासाठी वापरले जाऊ शकतात.
१) ट्रंक ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन सिस्टीममध्ये ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर्सचा वापर
आकृती २ मध्ये ट्रंक ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन सिस्टममध्ये ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायरच्या वापराचे एक योजनाबद्ध आकृती आहे. (अ) चित्रात असे दिसून आले आहे की ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर ट्रान्समीटरच्या पॉवर बूस्ट अॅम्प्लिफायर आणि रिसीव्हरच्या प्रीअम्प्लिफायर म्हणून वापरला जातो जेणेकरून नॉन-रिले अंतर दुप्पट होईल. उदाहरणार्थ, EDFA स्वीकारणे, सिस्टम ट्रान्समिशन १.८Gb/s चे अंतर १२० किमी वरून २५० किमी पर्यंत वाढते किंवा ४०० किमी पर्यंत देखील पोहोचते. आकृती २ (ब)-(ड) म्हणजे मल्टी-रिले सिस्टीममध्ये ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर्सचा वापर; आकृती (ब) म्हणजे पारंपारिक ३आर रिले मोड; आकृती (क) म्हणजे ३आर रिपीटर्स आणि ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर्सचा मिश्र रिले मोड; आकृती २ (ड) हा एक ऑल-ऑप्टिकल रिले मोड आहे; ऑल-ऑप्टिकल कम्युनिकेशन सिस्टीममध्ये, त्यात वेळ आणि पुनर्जन्म सर्किट समाविष्ट नाहीत, म्हणून ते बिट-पारदर्शक आहे आणि "इलेक्ट्रॉनिक बॉटल व्हिस्कर" प्रतिबंध नाही. जोपर्यंत दोन्ही टोकांवर पाठवणे आणि प्राप्त करणे उपकरणे बदलली जातात, तोपर्यंत कमी दरावरून उच्च दरावर अपग्रेड करणे सोपे आहे आणि ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर बदलण्याची आवश्यकता नाही.
२) ऑप्टिकल फायबर वितरण नेटवर्कमध्ये ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायरचा वापर
ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर्सचे (विशेषतः EDFA) उच्च पॉवर आउटपुट फायदे ब्रॉडबँड वितरण नेटवर्कमध्ये खूप उपयुक्त आहेत (जसे कीसीएटीव्हीनेटवर्क्स). पारंपारिक CATV नेटवर्कमध्ये कोएक्सियल केबलचा वापर केला जातो, ज्याला दर काहीशे मीटरने अॅम्प्लीफाय करावे लागते आणि नेटवर्कची सेवा त्रिज्या सुमारे 7 किमी असते. ऑप्टिकल अॅम्प्लीफायर्स वापरून ऑप्टिकल फायबर CATV नेटवर्क केवळ वितरित वापरकर्त्यांची संख्या मोठ्या प्रमाणात वाढवू शकत नाही तर नेटवर्क मार्ग देखील मोठ्या प्रमाणात वाढवू शकते. अलिकडच्या घडामोडींवरून असे दिसून आले आहे की ऑप्टिकल फायबर/हायब्रिड (HFC) चे वितरण दोन्हीची ताकद आकर्षित करते आणि त्यात मजबूत स्पर्धात्मकता आहे.
आकृती ४ मध्ये टीव्हीच्या ३५ चॅनेलच्या AM-VSB मॉड्युलेशनसाठी ऑप्टिकल फायबर वितरण नेटवर्कचे उदाहरण दिले आहे. ट्रान्समीटरचा प्रकाश स्रोत DFB-LD आहे ज्याची तरंगलांबी १५५०nm आणि आउटपुट पॉवर ३.३dBm आहे. पॉवर डिस्ट्रिब्युशन अॅम्प्लिफायर म्हणून ४-लेव्हल EDFA वापरल्याने त्याची इनपुट पॉवर सुमारे -६dBm आहे आणि त्याची आउटपुट पॉवर सुमारे १३dBm आहे. ऑप्टिकल रिसीव्हर संवेदनशीलता -९.२d Bm. वितरणाच्या ४ स्तरांनंतर, वापरकर्त्यांची एकूण संख्या ४.२ दशलक्षांपर्यंत पोहोचली आहे आणि नेटवर्क मार्ग दहा किलोमीटरपेक्षा जास्त आहे. चाचणीचा भारित सिग्नल-टू-नॉइज रेशो ४५dB पेक्षा जास्त होता आणि EDFA मुळे CSO मध्ये घट झाली नाही.
पोस्ट वेळ: एप्रिल-२३-२०२३