एर्बियम डोपड फायबर अॅम्प्लिफायर (EDFA)

कामाचे मूलभूत तत्त्व:
दएर्बियम-डोपड फायबर अॅम्प्लिफायर (EDFA)ऊर्जा रूपांतरण साध्य करण्यासाठी हेलियम आयन वापरणारे माध्यम आहे. एनर्जी अॅम्प्लीफिकेशन विंडोमध्ये 1 550 एनएमची ऑपरेटिंग तरंगलांबी आणि 50 एएमची रुंदी असते, जी फायबरच्या कमी नुकसान विंडोशी सुसंगत असते. एनर्जी इंजेक्शन विंडो 980 nm आणि 1 480 nm आहे. साधारणपणे, एर्बियम-डोपड आयन फायबर EDFA प्रवर्धक कोर म्हणून तयार केले जाते, म्हणजेच सक्रिय माध्यम. प्रवर्धन प्रणाली ही एक लेसर तीन-स्तरीय प्रणाली आहे, 980 एनएमची इंजेक्ट केलेली प्रकाश ऊर्जा हीलियम आयनद्वारे उच्च ऊर्जा पातळी 4 पर्यंत शोषली जाते, आणि लेसरची संक्रमण पातळी 4n विश्रांती दोलनाद्वारे संक्रमण होते. यामुळे ऊर्जा पातळीचे दीर्घ आयुष्य, मोठ्या प्रमाणात संचय सक्रिय कण, जे मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा राखून ठेवतात आणि नंतर सिग्नल लाइटसह उत्तेजित रेडिएशन पास करतात, समान वारंवारता आणि त्याच टप्प्याचे गुणाकार सिग्नल मिळवतात आणि परत करतात. कण जमिनीवर. , तर 1 480 nm लेसर अत्यंत कार्यक्षम आणि गोंगाट करणारा आहे. डिझाईन प्रक्रियेत, सामान्य प्री-फायबर अॅम्प्लिफायर EDFA 980 nm पंपिंग वापरते; बूस्टर बूस्टर EDFA ट्रान्समिटिंग एंडला हायब्रिड पंपिंग पद्धत वापरते 980 nm आणि 1 480 nm, आणि ऑप्टिकल इक्वलायझेशन फिल्टरसाठी DWDM आवश्यकतांनुसार विशेषतः डिझाइन केलेले मीडिया. डायाफ्राम फ्लॅट फिल्टर.
एर्बियम डोपड फायबर अॅम्प्लिफायर (FDFA) ची मूलभूत रचना:
ठराविक EDFA मध्ये एर्बियम-डोपड फायबर, एक पंप स्त्रोत, एक तरंगलांबी विभागणी मल्टिप्लेक्सर, एक ऑप्टिकल आयसोलेटर आणि ऑप्टिकल फिल्टर असते. एर्बियम-डोपड फायबर प्रवर्धन प्रदान करतो, पंप स्त्रोत पुरेशी पंप शक्ती प्रदान करतो आणि तरंगलांबी विभाग मल्टिप्लेक्सर सिग्नल लाइट आणि पंप लाइट एर्बियम-डोपड फायबरमध्ये एकत्र करतो. ऑप्टिकल पृथक्करण प्रकाशाच्या प्रतिबिंबांना ऑप्टिकल दोलन आणि फीडबॅक लाइटमुळे सिग्नल लेसरच्या ऑपरेशनल स्थितीत अडथळा निर्माण होण्यापासून रोखण्यासाठी प्रकाशाचे एकेरी प्रसारण सुनिश्चित करते. ऑप्टिकल फिल्टरची भूमिका ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायरमधील ASE नॉइझ फिल्टर करणे आणि EDFA चे सिग्नल-टू-नॉइज गुणोत्तर सुधारणे आहे. सहसा EDFA मध्ये तीन पंप प्रकार असतात: सह-दिशात्मक पंप, रिव्हर्स पंप आणि द्वि-मार्ग पंप. ईडीएफएचे प्रवर्धक स्थिर (म्हणजे प्रीअॅम्प्लिफायर आणि लाइनचे रेखीय अॅम्प्लीफायर) किंवा आउटपुट पॉवर स्थिर आहे याची खात्री करण्यासाठी (म्हणजे, ट्रान्समिटिंगच्या शेवटी सॅच्युरेटिंग पॉवर अॅम्प्लिफायर), डिझाइन करणे आवश्यक आहे. EDFA च्या इनपुट आणि आउटपुट पॉवर तसेच पंपिंग स्त्रोताचे निरीक्षण करण्यासाठी एक सहायक सर्किट. कामाच्या स्थितीचे परीक्षण आणि नियंत्रण केले जाते. देखरेखीच्या परिणामांनुसार, EDFA इष्टतम स्थितीत कार्य करण्यासाठी पंप प्रकाश स्रोताचे कार्य मापदंड योग्यरित्या समायोजित केले जातात. याव्यतिरिक्त, सहाय्यक सर्किट विभागात स्वयंचलित तापमान नियंत्रण आणि स्वयंचलित पॉवर नियंत्रण यासारख्या संरक्षण कार्यांसाठी सर्किट देखील समाविष्ट आहेत.
एर्बियम डोपेड फायबर अॅम्प्लिफायर (ईडीएफए) ची मूलभूत कामगिरी:
EDFA चे मूलभूत कार्यप्रदर्शन लाभ, आउटपुट पॉवर आणि आवाज तसेच बँडविड्थ आणि समानीकरणामध्ये परावर्तित होते.
1. लाभ वैशिष्ट्ये लाभ वैशिष्ट्ये ऑप्टिकल अॅम्प्लीफायरच्या आउटपुट पॉवर आणि इनपुट पॉवरच्या गुणोत्तराची प्रवर्धन क्षमता दर्शवतात. हे विविध घटकांशी संबंधित आहे, सामान्यत: डीबीमध्ये व्यक्त केले जाते आणि सामान्यतः वापरले जाणारे प्रवर्धन घटक 15 ते 40 डीबी आहे. सर्वसाधारणपणे, फायदा थेट पंप शक्तीशी आणि एर्बियम-डोपड फायबरच्या लांबीशी संबंधित असतो. सर्वोत्तम मूल्य प्रयोगाद्वारे शोधले जाऊ शकते.
2. आउटपुट पॉवरची वैशिष्ट्ये आदर्श रेखीय ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायरसाठी, ऑप्टिकल सिग्नलला वाढवता येते आणि इनपुट ऑप्टिकल पॉवरची पर्वा न करता समान लाभावर आउटपुट करता येतो. ही स्थिती सुनिश्चित करण्यासाठी, सामान्यत: जेव्हा एक लहान ऑप्टिकल सिग्नल इनपुट केला जातो तेव्हा, पुरेशा लाभाने वाढवलेले ऑप्टिकल सिग्नलचे आउटपुट लेसरमध्ये इंजेक्ट केलेल्या पंप पॉवरच्या ऊर्जा पातळीच्या कणांची संख्या कमी करण्यासाठी अपुरे असते. तथापि, जेव्हा इनपुट ऑप्टिकल पॉवर पुरेशी मोठी असते, तेव्हा इंजेक्टेड पॉवर प्रवर्धनानंतर आउटपुट पॉवरची भरपाई करण्यासाठी अपुरी असते, ज्यामुळे इनव्हर्टेड कणांची संख्या संतृप्त आणि कमी होते आणि अशा प्रकारे आउटपुट ऑप्टिकल पॉवर कमी होते, ज्यामुळे घट प्रभावित होते. प्रवर्धक घटकाचे, म्हणजे, संपृक्तता प्राप्त करणे. , जेणेकरुन प्रवर्धन नॉनलाइनर प्रवर्धन संपृक्तता क्षेत्रामध्ये प्रवेश करेल. EDFA ची कमाल आउटपुट पॉवर सामान्यतः 3 dB संतृप्त आउटपुट पॉवर म्हणून व्यक्त केली जाते, जे आउटपुट पॉवरशी संबंधित असते जेव्हा संपृक्तता वाढ 3 dB ने कमी होते, EDFA ची कमाल पॉवर आउटपुट क्षमता प्रतिबिंबित करते. EDFA ची संपृक्तता आउटपुट वैशिष्ट्ये पंप पॉवर, एर्बियम डोपड फायबरची लांबी आणि संरचनेशी संबंधित आहेत. पंप ऑप्टिकल पॉवर जितकी जास्त असेल तितकी 3 डीबी संतृप्त आउटपुट पॉवर; एर्बियम-डोपड फायबरची लांबी जितकी जास्त असेल तितकी 3 डीबी संतृप्त आउटपुट पॉवर जास्त असेल.
3. ध्वनी वैशिष्ट्ये प्रवर्धन प्रक्रियेदरम्यान EDFA द्वारे सादर केलेला ऑप्टिकल आवाज हा प्रामुख्याने सक्रिय एर्बियम-डोपड फायबरमधील उत्स्फूर्त रेडिएटेड ऑप्टिकल पॉवर असतो आणि नंतर एर्बियम-डोपड फायबरच्या सक्रिय क्षेत्राद्वारे प्रवर्धित केला जातो, जो एक उत्स्फूर्त उत्सर्जन आहे. ऑप्टिकल आवाज. . आवाजाचे चार मुख्य स्रोत आहेत: सिग्नल लाइटचा शॉट नॉइज, एम्प्लीफाईड उत्स्फूर्त उत्सर्जन ASE चा शॉट नॉइज, पांढरा प्रकाश उत्सर्जन ASE स्पेक्ट्रम आणि सिग्नल लाइट यांच्यातील बीट नॉइज आणि उत्स्फूर्त उत्सर्जन ASE स्पेक्ट्रामधील बीट आवाज. . त्यापैकी, नंतरच्या दोनचा सर्वात जास्त प्रभाव आहे, आणि उत्स्फूर्त उत्सर्जन ASE स्पेक्ट्रम आणि सिग्नल लाइट यांच्यातील बीट नॉइज हा EDFA ची कार्यक्षमता निर्धारित करणारा मुख्य घटक आहे. EDFA चे आवाज वैशिष्ट्य NF या नॉइज आकृतीद्वारे व्यक्त केले जाऊ शकते, जे EDFA चे इनपुट सिग्नल ते नॉइज रेशो ते आउटपुट सिग्नल ते नॉइज रेशो, dB मध्ये व्यक्त केले जाते. हे इन-फेज ट्रान्समिशनच्या उत्स्फूर्त उत्सर्जन वर्णक्रमीय घनता आणि अॅम्प्लीफायर गेनशी जवळून संबंधित आहे आणि इनपुट सिग्नल पॉवर, पंप पॉवर आणि पंपिंग मोडशी संबंधित आहे. एका लहान ऑप्टिकल सिग्नलच्या इनपुट अंतर्गत, ऑप्टिकल अॅम्प्लीफायरचा आवाज आकृती NF इनपुट सिग्नलची शक्ती वाढते म्हणून उत्तेजित रेडिएशन वाढवते आणि उत्स्फूर्त रेडिएशनचे गुणोत्तर कमकुवत होते, ज्यामुळे आवाज आकृती NF कमी होते. मोठ्या ऑप्टिकल सिग्नलच्या इनपुट अंतर्गत, इनपुट सिग्नल पॉवरच्या वाढीसह ऑप्टिकल अॅम्प्लीफायरचा नॉइज फिगर NF कमी होतो आणि उत्स्फूर्त रेडिएशनची ऑप्टिकल पॉवर वाढते, ज्यामुळे नॉइज फिगर NF वाढते. पंप शक्ती वाढते म्हणून आवाज आकृती कमी होते. EDFA च्या ध्वनी शक्तीमध्ये दोन भाग असतात, एक म्हणजे प्रत्येक लहान-लांबीच्या फायबरद्वारे व्युत्पन्न होणारे पांढरे-उत्सर्जक किरणोत्सर्ग, आणि त्यातील बहुतेक भाग म्हणजे फायबरच्या पुढच्या भागापर्यंत फायबरद्वारे व्युत्पन्न होणाऱ्या उत्स्फूर्त रेडिएशनचे प्रवर्धन, म्हणजे आहे, प्रवर्धित उत्स्फूर्त उत्सर्जन. पंप पॉवर जितकी मोठी असेल तितके आधीच्या भागाचे प्रमाण कमी असेल, कारण पंप पॉवरच्या वाढीसह आउटपुट नॉइज पॉवर वाढली तरी सिग्नल देखील प्राप्त होतो, त्यामुळे प्रत्येक फायबरद्वारे उत्स्फूर्त रेडिएशन तयार होण्याचे प्रमाण जास्त असते. लहान, म्हणून एकूण सिग्नल-टू-आवाज गुणोत्तर सुधारले आहे, म्हणजेच, आवाज आकृती NF कमी केली आहे.