1। का वर्गीकरणFइबेरAMplifiers
ऑप्टिकल एम्पलीफायरों के तीन मुख्य प्रकार हैं:
(1) अर्धचालक ऑप्टिकल एम्पलीफायर (SOA, अर्धचालक ऑप्टिकल एम्पलीफायर);
(२) ऑप्टिकल फाइबर एम्पलीफायरों ने दुर्लभ पृथ्वी तत्वों (एर्बियम ईआर, थुलियम टीएम, प्रासोडायमियम पीआर, रूबिडियम एनडी, आदि) के साथ डोप किया, मुख्य रूप से एर्बियम-डॉप्ड फाइबर एम्पलीफायरों (ईडीएफए), साथ ही थ्यूलियम-डोपेड फाइबर एम्पलीफायरों (टीडीएफए) और प्रासोडायमियम-डोपेड फाइबर एम्पलीफायरों (पीडीएफए), आदि।
(3) नॉनलाइनियर फाइबर एम्पलीफायरों, मुख्य रूप से फाइबर रमन एम्पलीफायरों (एफआरए, फाइबर रमन एम्पलीफायर)। इन ऑप्टिकल एम्पलीफायरों की मुख्य प्रदर्शन तुलना तालिका में दिखाई गई है
ईडीएफए (एर्बियम डोपेड फाइबर एम्पलीफायर)
एक बहु-स्तरीय लेजर सिस्टम का गठन क्वार्ट्ज फाइबर को दुर्लभ पृथ्वी तत्वों (जैसे एनडी, ईआर, पीआर, टीएम, आदि) के साथ डोपिंग करके किया जा सकता है, और इनपुट सिग्नल लाइट को सीधे पंप प्रकाश की कार्रवाई के तहत प्रवर्धित किया जाता है। उचित प्रतिक्रिया प्रदान करने के बाद, एक फाइबर लेजर बनता है। एनडी-डॉप्ड फाइबर एम्पलीफायर की कामकाजी तरंग दैर्ध्य 1060nm और 1330nm है, और इसका विकास और अनुप्रयोग फाइबर ऑप्टिक संचार और अन्य कारणों के सर्वश्रेष्ठ सिंक पोर्ट से विचलन के कारण सीमित है। EDFA और PDFA के ऑपरेटिंग तरंग दैर्ध्य क्रमशः ऑप्टिकल फाइबर संचार के सबसे कम नुकसान (1550Nm) और शून्य फैलाव तरंग दैर्ध्य (1300Nm) की खिड़की में हैं, और TDFA S-BAND में संचालित होता है, जो ऑप्टिकल फाइबर संचार प्रणाली अनुप्रयोगों के लिए बहुत उपयुक्त हैं। विशेष रूप से ईडीएफए, सबसे तेजी से विकास, व्यावहारिक रहा है।
Pईडीएफए का रिनकिपल
EDFA की मूल संरचना को चित्र 1 (ए) में दिखाया गया है, जो मुख्य रूप से एक सक्रिय माध्यम (एर्बियम-डोपेड सिलिका फाइबर के बारे में दसियों मीटर लंबे, 3-5 माइक्रोन के एक कोर व्यास और (25-1000) x10-6), पंप प्रकाश स्रोत (990 या 1480nm LD), ऑप्टिकल कुंडली के एक सांद्रता से बना है। सिग्नल लाइट और पंप लाइट एक ही दिशा (कोडायरेक्शनल पंपिंग), विपरीत दिशाओं (रिवर्स पंपिंग) या दोनों दिशाओं (बिडायरेक्शनल पंपिंग) में एर्बियम फाइबर में प्रचारित कर सकते हैं। जब सिग्नल लाइट और पंप लाइट को एक ही समय में एर्बियम फाइबर में इंजेक्ट किया जाता है, तो एरबियम आयन पंप लाइट (चित्रा 1 (बी), एक तीन-स्तरीय प्रणाली) की कार्रवाई के तहत एक उच्च ऊर्जा स्तर के लिए उत्साहित होते हैं, और मेटास्टेबल ऊर्जा स्तर पर जल्दी क्षय हो जाते हैं, जब यह इंसिडेंट सिग्नल लाइट की कार्रवाई के तहत जमीन की स्थिति में लौटता है, तो सिग्नल लाइट के अनुरूप होता है। चित्रा 1 (सी) इसका प्रवर्धित सहज उत्सर्जन (एएसई) स्पेक्ट्रम है जिसमें एक बड़े बैंडविड्थ (20-40nm तक) और क्रमशः 1530nm और 1550nm के अनुरूप दो चोटियां हैं।
EDFA के मुख्य लाभ उच्च लाभ, बड़े बैंडविड्थ, उच्च उत्पादन शक्ति, उच्च पंप दक्षता, कम सम्मिलन हानि और ध्रुवीकरण राज्य के लिए असंवेदनशीलता हैं।
2। फाइबर ऑप्टिकल एम्पलीफायरों के साथ समस्याएं
यद्यपि ऑप्टिकल एम्पलीफायर (विशेष रूप से EDFA) के कई उत्कृष्ट लाभ हैं, यह एक आदर्श एम्पलीफायर नहीं है। सिग्नल के एसएनआर को कम करने वाले अतिरिक्त शोर के अलावा, कुछ अन्य कमियां हैं, जैसे:
- एम्पलीफायर बैंडविड्थ के भीतर लाभ स्पेक्ट्रम की असमानता बहु-चैनल प्रवर्धन प्रदर्शन को प्रभावित करती है;
- जब ऑप्टिकल एम्पलीफायरों को कैस्केड किया जाता है, तो एएसई शोर, फाइबर फैलाव और नॉनलाइनियर प्रभाव के प्रभाव जमा हो जाएंगे।
इन मुद्दों को एप्लिकेशन और सिस्टम डिज़ाइन में माना जाना चाहिए।
3। ऑप्टिकल फाइबर संचार प्रणाली में ऑप्टिकल एम्पलीफायर का अनुप्रयोग
ऑप्टिकल फाइबर संचार प्रणाली में,फाइबर ऑप्टिकल एम्पलीफायरट्रांसमिशन पावर को बढ़ाने के लिए न केवल ट्रांसमीटर के पावर बूस्ट एम्पलीफायर के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, बल्कि प्राप्त संवेदनशीलता में सुधार करने के लिए रिसीवर के एक प्रस्तावना के रूप में भी किया जा सकता है, और ट्रांसमिशन दूरी का विस्तार करने और ऑल-ऑप्टिकल संचार का एहसास करने के लिए पारंपरिक ऑप्टिकल-इलेक्ट्रिकल-ऑप्टिकल रिपीटर को भी बदल सकता है।
ऑप्टिकल फाइबर संचार प्रणालियों में, ट्रांसमिशन दूरी को सीमित करने वाले मुख्य कारक ऑप्टिकल फाइबर के नुकसान और फैलाव हैं। एक संकीर्ण-स्पेक्ट्रम प्रकाश स्रोत का उपयोग करना, या शून्य-फैलाव तरंग दैर्ध्य के पास काम करना, फाइबर फैलाव का प्रभाव छोटा है। इस प्रणाली को प्रत्येक रिले स्टेशन पर पूर्ण सिग्नल टाइमिंग पुनर्जनन (3R रिले) करने की आवश्यकता नहीं है। यह एक ऑप्टिकल एम्पलीफायर (1R रिले) के साथ ऑप्टिकल सिग्नल को सीधे बढ़ाने के लिए पर्याप्त है। ऑप्टिकल एम्पलीफायरों का उपयोग न केवल लंबी दूरी के ट्रंक सिस्टम में ही नहीं किया जा सकता है, बल्कि ऑप्टिकल फाइबर वितरण नेटवर्क में भी, विशेष रूप से डब्ल्यूडीएम सिस्टम में, कई चैनलों को एक साथ बढ़ाने के लिए।
1) ट्रंक ऑप्टिकल फाइबर संचार प्रणालियों में ऑप्टिकल एम्पलीफायरों का अनुप्रयोग
अंजीर। 2 ट्रंक ऑप्टिकल फाइबर संचार प्रणाली में ऑप्टिकल एम्पलीफायर के अनुप्रयोग का एक योजनाबद्ध आरेख है। (ए) चित्र से पता चलता है कि ऑप्टिकल एम्पलीफायर का उपयोग ट्रांसमीटर के पावर बूस्ट एम्पलीफायर और रिसीवर के प्रस्तावनाकर्ता के रूप में किया जाता है ताकि गैर-रिलीज़ दूरी दोगुनी हो। उदाहरण के लिए, EDFA को अपनाना, सिस्टम ट्रांसमिशन 1.8GB/s की दूरी 120 किमी से बढ़कर 250 किमी तक बढ़ जाती है या यहां तक कि 400 किमी तक पहुंच जाती है। चित्रा 2 (बी)-(डी) मल्टी-रिले सिस्टम में ऑप्टिकल एम्पलीफायरों का अनुप्रयोग है; चित्रा (बी) पारंपरिक 3 आर रिले मोड है; चित्रा (सी) 3 आर रिपीटर्स और ऑप्टिकल एम्पलीफायरों का मिश्रित रिले मोड है; चित्रा 2 (डी) यह एक ऑल-ऑप्टिकल रिले मोड है; एक ऑल-ऑप्टिकल संचार प्रणाली में, इसमें समय और पुनर्जनन सर्किट शामिल नहीं हैं, इसलिए यह बिट-पारदर्शी है, और कोई "इलेक्ट्रॉनिक बोतल व्हिस्कर" प्रतिबंध नहीं है। जब तक दोनों छोरों पर उपकरण भेजने और प्राप्त करने वाले उपकरण को बदल दिया जाता है, तब तक कम दर से उच्च दर में अपग्रेड करना आसान होता है, और ऑप्टिकल एम्पलीफायर को बदलने की आवश्यकता नहीं होती है।
2) ऑप्टिकल फाइबर वितरण नेटवर्क में ऑप्टिकल एम्पलीफायर का अनुप्रयोग
ऑप्टिकल एम्पलीफायरों (विशेष रूप से EDFA) के उच्च शक्ति आउटपुट लाभ ब्रॉडबैंड वितरण नेटवर्क में बहुत उपयोगी हैंसीएटीवीनेटवर्क)। पारंपरिक CATV नेटवर्क समाक्षीय केबल को अपनाता है, जिसे हर कई सौ मीटर की दूरी पर प्रवर्धित करने की आवश्यकता होती है, और नेटवर्क की सेवा त्रिज्या लगभग 7 किमी है। ऑप्टिकल एम्पलीफायरों का उपयोग करने वाले ऑप्टिकल फाइबर CATV नेटवर्क न केवल वितरित उपयोगकर्ताओं की संख्या में वृद्धि कर सकते हैं, बल्कि नेटवर्क पथ का भी विस्तार कर सकते हैं। हाल के घटनाक्रमों से पता चला है कि ऑप्टिकल फाइबर/हाइब्रिड (एचएफसी) का वितरण दोनों की ताकत को खींचता है और इसमें मजबूत प्रतिस्पर्धा होती है।
चित्रा 4 टीवी के 35 चैनलों के एएम-वीएसबी मॉड्यूलेशन के लिए एक ऑप्टिकल फाइबर वितरण नेटवर्क का एक उदाहरण है। ट्रांसमीटर का प्रकाश स्रोत 1550nm की तरंग दैर्ध्य और 3.3dbm की आउटपुट पावर के साथ DFB-LL है। पावर डिस्ट्रीब्यूशन एम्पलीफायर के रूप में 4 -स्तरीय EDFA का उपयोग करते हुए, इसकी इनपुट पावर -6dbm है, और इसकी आउटपुट पावर लगभग 13DBM है। ऑप्टिकल रिसीवर संवेदनशीलता -9.2 डी बीएम। वितरण के 4 स्तरों के बाद, उपयोगकर्ताओं की कुल संख्या 4.2 मिलियन तक पहुंच गई है, और नेटवर्क पथ दसियों किलोमीटर से अधिक है। परीक्षण का भारित सिग्नल-टू-शोर अनुपात 45DB से अधिक था, और EDFA ने CSO में कमी का कारण नहीं बनाया।
पोस्ट टाइम: अप्रैल -23-2023