1. का वर्गीकरणFiberAप्रवर्धक
ऑप्टिकल एम्पलीफायरों के तीन मुख्य प्रकार हैं:
(1) सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायर (एसओए, सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायर);
(2) दुर्लभ पृथ्वी तत्वों (एर्बियम एर, थ्यूलियम टीएम, प्रेसियोडायमियम पीआर, रुबिडियम एनडी, आदि) के साथ डोप किए गए ऑप्टिकल फाइबर एम्पलीफायर, मुख्य रूप से एर्बियम-डोप्ड फाइबर एम्पलीफायर (ईडीएफए), साथ ही थ्यूलियम-डॉप्ड फाइबर एम्पलीफायर्स (टीडीएफए) और प्रेसियोडायमियम-डॉप्ड फाइबर एम्पलीफायर्स (पीडीएफए), आदि।
(3) नॉनलाइनियर फाइबर एम्पलीफायर, मुख्य रूप से फाइबर रमन एम्पलीफायर (एफआरए, फाइबर रमन एम्पलीफायर)।इन ऑप्टिकल एम्पलीफायरों की मुख्य प्रदर्शन तुलना तालिका में दिखाई गई है
ईडीएफए (एर्बियम डोप्ड फाइबर एम्पलीफायर)
दुर्लभ पृथ्वी तत्वों (जैसे एनडी, एर, पीआर, टीएम, आदि) के साथ क्वार्ट्ज फाइबर को डोपिंग करके एक बहु-स्तरीय लेजर प्रणाली बनाई जा सकती है, और पंप प्रकाश की कार्रवाई के तहत इनपुट सिग्नल लाइट को सीधे प्रवर्धित किया जाता है।उचित फीडबैक देने के बाद एक फाइबर लेजर बनता है।एनडी-डॉप्ड फाइबर एम्पलीफायर की कार्यशील तरंग दैर्ध्य 1060 एनएम और 1330 एनएम है, और इसका विकास और अनुप्रयोग फाइबर ऑप्टिक संचार के सर्वोत्तम सिंक पोर्ट से विचलन और अन्य कारणों से सीमित है।ईडीएफए और पीडीएफए की ऑपरेटिंग तरंग दैर्ध्य क्रमशः ऑप्टिकल फाइबर संचार की सबसे कम हानि (1550 एनएम) और शून्य फैलाव तरंग दैर्ध्य (1300 एनएम) की विंडो में हैं, और टीडीएफए एस-बैंड में संचालित होती है, जो ऑप्टिकल फाइबर संचार प्रणाली अनुप्रयोगों के लिए बहुत उपयुक्त हैं। .विशेष रूप से ईडीएफए, सबसे तीव्र विकास, व्यावहारिक रहा है।
Pईडीएफए का सिद्धांत
ईडीएफए की मूल संरचना चित्र 1 (ए) में दिखाई गई है, जो मुख्य रूप से एक सक्रिय माध्यम (एर्बियम-डोप्ड सिलिका फाइबर, लगभग दसियों मीटर लंबा, 3-5 माइक्रोन के कोर व्यास और (25) की डोपिंग सांद्रता से बना है) -1000)x10-6), पंप प्रकाश स्रोत (990 या 1480एनएम एलडी), ऑप्टिकल कपलर और ऑप्टिकल आइसोलेटर।सिग्नल लाइट और पंप लाइट एरबियम फाइबर में एक ही दिशा (कोडायरेक्शनल पंपिंग), विपरीत दिशाओं (रिवर्स पंपिंग) या दोनों दिशाओं (द्विदिशात्मक पंपिंग) में फैल सकती है।जब सिग्नल लाइट और पंप लाइट को एक ही समय में एरबियम फाइबर में इंजेक्ट किया जाता है, तो एरबियम आयन पंप लाइट की कार्रवाई के तहत उच्च ऊर्जा स्तर तक उत्तेजित होते हैं (चित्रा 1 (बी), एक तीन-स्तरीय प्रणाली), और तेजी से मेटास्टेबल ऊर्जा स्तर तक क्षय हो जाता है, जब यह घटना सिग्नल प्रकाश की कार्रवाई के तहत जमीनी स्थिति में लौटता है, तो यह सिग्नल प्रकाश के अनुरूप फोटॉन उत्सर्जित करता है, जिससे सिग्नल प्रवर्धित होता है।चित्र 1 (सी) एक बड़े बैंडविड्थ (20-40 एनएम तक) और क्रमशः 1530 एनएम और 1550 एनएम के अनुरूप दो चोटियों के साथ इसका प्रवर्धित सहज उत्सर्जन (एएसई) स्पेक्ट्रम है।
ईडीएफए के मुख्य लाभ उच्च लाभ, बड़ी बैंडविड्थ, उच्च आउटपुट पावर, उच्च पंप दक्षता, कम प्रविष्टि हानि और ध्रुवीकरण स्थिति के प्रति असंवेदनशीलता हैं।
2. फाइबर ऑप्टिकल एम्पलीफायरों के साथ समस्याएं
यद्यपि ऑप्टिकल एम्पलीफायर (विशेष रूप से ईडीएफए) के कई उत्कृष्ट फायदे हैं, यह एक आदर्श एम्पलीफायर नहीं है।सिग्नल के एसएनआर को कम करने वाले अतिरिक्त शोर के अलावा, कुछ अन्य कमियां भी हैं, जैसे:
- एम्पलीफायर बैंडविड्थ के भीतर लाभ स्पेक्ट्रम की असमानता मल्टी-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।
एप्लिकेशन और सिस्टम डिज़ाइन में इन मुद्दों पर विचार किया 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 के लिए रिसीवर के प्रीएम्प्लीफायर के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है, और ट्रांसमिशन को बढ़ाने के लिए पारंपरिक ऑप्टिकल-इलेक्ट्रिकल-ऑप्टिकल रिपीटर को भी प्रतिस्थापित किया जा सकता है। दूरी तय करें और ऑल-ऑप्टिकल संचार का एहसास करें।
ऑप्टिकल फाइबर संचार प्रणालियों में, ट्रांसमिशन दूरी को सीमित करने वाले मुख्य कारक ऑप्टिकल फाइबर का 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 (3आर रिले) करने की आवश्यकता नहीं है।यह 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 किया जा सकता है, बल्कि ऑप्टिकल फाइबर वितरण नेटवर्क में भी किया जा सकता है, विशेष रूप से डब्लूडीएम सिस्टम में, एक साथ कई चैनलों को बढ़ाने के लिए।
1) ट्रंक ऑप्टिकल फाइबर संचार प्रणालियों में ऑप्टिकल एम्पलीफायरों का अनुप्रयोग
चित्र 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 प्रीएम्प्लीफायर के रूप में किया जाता है ताकि गैर-रिले दूरी दोगुनी हो जाए।उदाहरण के लिए, ईडीएफए, सिस्टम ट्रांसमिशन को अपनाना 1.8Gb/s की दूरी 120 किमी से बढ़कर 250 किमी या यहां तक कि 400 किमी तक पहुंच जाती है।चित्र 2 (बी)-(डी) मल्टी-रिले सिस्टम में ऑप्टिकल एम्पलीफायरों का अनुप्रयोग है;चित्र (बी) पारंपरिक 3आर रिले मोड है;चित्र (सी) 3आर रिपीटर्स और ऑप्टिकल एम्पलीफायरों का मिश्रित रिले मोड है;चित्र 2 (डी) यह एक ऑल-ऑप्टिकल रिले मोड है;एक ऑल-ऑप्टिकल संचार प्रणाली में, इसमें समय और पुनर्जनन सर्किट शामिल नहीं होते हैं, इसलिए यह थोड़ा-पारदर्शी है, और इसमें कोई "इलेक्ट्रॉनिक बोतल व्हिस्कर" प्रतिबंध नहीं है।जब तक दोनों सिरों पर भेजने और प्राप्त करने वाले उपकरण बदले जाते हैं, 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 ईडीएफए) के उच्च पावर आउटपुट लाभ ब्रॉडबैंड वितरण नेटवर्क (जैसे) में बहुत उपयोगी हैंCATVनेटवर्क).पारंपरिक CATV नेटवर्क समाक्षीय केबल को अपनाता है, जिसे हर कई सौ मीटर पर बढ़ाना पड़ता है, और नेटवर्क का सेवा दायरा लगभग 7 किमी है।ऑप्टिकल एम्पलीफायरों का उपयोग करने वाला ऑप्टिकल फाइबर CATV नेटवर्क न केवल वितरित उपयोगकर्ताओं की संख्या में काफी वृद्धि कर सकता है, बल्कि नेटवर्क पथ का भी काफी विस्तार कर सकता है।हाल के घटनाक्रमों से पता चला है कि ऑप्टिकल फाइबर/हाइब्रिड (एचएफसी) का वितरण दोनों की ताकत को आकर्षित करता है और इसमें मजबूत प्रतिस्पर्धात्मकता है।
चित्र 4 टीवी के 35 चैनलों के एएम-वीएसबी मॉड्यूलेशन के लिए ऑप्टिकल फाइबर वितरण नेटवर्क का एक उदाहरण है।ट्रांसमीटर का प्रकाश स्रोत DFB-LD है जिसकी तरंग दैर्ध्य 1550nm और आउटपुट पावर 3.3dBm है।बिजली वितरण एम्पलीफायर के रूप में 4-स्तरीय EDFA का उपयोग करते हुए, इसकी इनपुट पावर लगभग -6dBm है, और इसकी आउटपुट पावर लगभग 13dBm है।ऑप्टिकल रिसीवर संवेदनशीलता -9.2डी 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 45 डीबी से अधिक था, और ईडीएफए ने सीएसओ में कमी नहीं की।
पोस्ट करने का समय: अप्रैल-23-2023