EDFA erbium-doped فائبر ايمپليفائر جو اصول ۽ استعمال

اصول ۽ لاڳو ڪرڻEDFA erbium-doped فائبر ايمپليفائر

جي بنيادي جوڙجڪاي ڊي ايف ايايربيم-ڊوپڊ فائبر ايمپليفائر، جيڪو بنيادي طور تي هڪ فعال وچولي (درجن ميٽر ڊگهو ڊوپڊ ڪوارٽز فائبر، ڪور قطر 3-5 مائڪرون، ڊوپنگ ڪنسنٽريشن (25-1000) x10-6)، پمپ لائيٽ سورس (990 يا 1480nm LD)، آپٽيڪل ڪپلر ۽ آپٽيڪل آئسوليٽر تي مشتمل آهي. سگنل لائيٽ ۽ پمپ لائيٽ ايربيم فائبر ۾ ساڳئي طرف (ڪو-پمپنگ)، مخالف طرف (ريورس پمپنگ)، يا ٻنهي طرفن (ٻه طرفي پمپنگ) ۾ پروپيگٽ ڪري سگهن ٿا. جڏهن سگنل لائيٽ ۽ پمپ لائيٽ هڪ ئي وقت ايربيم فائبر ۾ داخل ڪيا ويندا آهن، ته ايربيم آئن پمپ لائيٽ جي عمل هيٺ اعليٰ توانائي جي سطح (ٽي-ليول سسٽم) ڏانهن پرجوش ٿيندو آهي، ۽ جلد ئي ميٽاسٽيبل سطح تي خراب ٿي ويندو آهي. جڏهن اهو واقعي سگنل لائيٽ جي عمل هيٺ زميني حالت ۾ واپس اچي ٿو، ته سگنل لائيٽ سان لاڳاپيل فوٽون خارج ٿئي ٿو، ته جيئن سگنل کي وڌايو وڃي. ان جي ايمپليفائيڊ اسپونٽيون ايميشن (ASE) اسپيڪٽرم ۾ هڪ وڏي بينڊوڊٿ آهي (20-40nm تائين) ۽ ان جون ٻه چوٽيون آهن جيڪي ترتيب وار 1530nm ۽ 1550nm سان ملن ٿيون.

جا مکيه فائدااي ڊي ايف اي ايمپليفائراهي آهن: هاءِ گين، وڏي بينڊوڊٿ، هاءِ آئوٽ پُٽ پاور، هاءِ پمپنگ ڪارڪردگي، گهٽ انسرشن نقصان، ۽ پولرائيزيشن حالتن جي بي حسي.

erbium-doped فائبر ايمپليفائر جو ڪم ڪندڙ اصول

ايربيم-ڊوپڊ فائبر ايمپليفائر (اي ڊي ايف اي آپٽيڪل ايمپليفائر) بنيادي طور تي هڪ erbium-doped فائبر (تقريبن 10-30 ميٽر ڊيگهه ۾) ۽ هڪ پمپ لائيٽ سورس تي مشتمل آهي. ڪم ڪندڙ اصول اهو آهي ته erbium-doped فائبر پمپ ٿيل لائيٽ سورس (طول موج 980nm يا 1480nm) جي عمل هيٺ متحرڪ تابڪاري پيدا ڪري ٿو، ۽ تابڪاري روشني ان پٽ لائيٽ سگنل جي تبديلي سان تبديل ٿئي ٿي، جيڪا ان پٽ لائيٽ سگنل کي وڌائڻ جي برابر آهي. نتيجا ڏيکارين ٿا ته Erbium-doped فائبر ايمپليفائر جو فائدو عام طور تي 15-40db هوندو آهي، ۽ رلي جي فاصلي کي 100 ڪلوميٽر کان وڌيڪ وڌائي سگهجي ٿو. تنهن ڪري، ماڻهو پڇڻ کان سواءِ مدد نٿا ڪري سگهن: سائنسدانن روشني جي لهرن جي شدت کي وڌائڻ لاءِ فائبر ايمپليفائر ۾ ڊوپڊ ايربيم استعمال ڪرڻ جو سوچيو ڇو؟ اسان ڄاڻون ٿا ته erbium هڪ نادر زميني عنصر آهي، ۽ نادر زميني عنصرن جون پنهنجون خاص ساختي خاصيتون آهن. آپٽيڪل ڊوائيسز ۾ نادر زميني عنصرن کي ڊوپ ڪرڻ هڪ ڊگهي وقت تائين آپٽيڪل ڊوائيسز جي ڪارڪردگي کي بهتر بڻائڻ لاءِ استعمال ڪيو ويو آهي، تنهنڪري اهو ڪو حادثاتي عنصر ناهي. ان کان علاوه، پمپ لائيٽ سورس جي طول موج 980nm يا 1480nm ڇو چونڊيو وڃي ٿو؟ حقيقت ۾، پمپ لائيٽ سورس جي طول موج 520nm، 650nm، 980nm، ۽ 1480nm ٿي سگهي ٿي، پر مشق ثابت ڪيو آهي ته 1480nm پمپ لائيٽ سورس ليزر جي ڪارڪردگي جي طول موج سڀ کان وڌيڪ آهي، ان کان پوءِ 980nm پمپ لائيٽ سورس جي طول موج آهي.

جسماني بناوت

erbium-doped فائبر ايمپليفائر (EDFA آپٽيڪل ايمپليفائر) جي بنيادي جوڙجڪ. ان پٽ اينڊ ۽ آئوٽ پٽ اينڊ تي هڪ آئسوليٽر آهي، مقصد آپٽيڪل سگنل کي هڪ طرفي ٽرانسميشن ڪرڻ آهي. پمپ ايڪسائيٽر جي موج 980nm يا 1480nm آهي ۽ ان کي توانائي فراهم ڪرڻ لاءِ استعمال ڪيو ويندو آهي. ڪپلر جو ڪم ان پٽ آپٽيڪل سگنل ۽ پمپ لائيٽ کي erbium-doped فائبر ۾ ملائڻ آهي، ۽ پمپ لائيٽ جي توانائي کي erbium-doped فائبر جي عمل ذريعي ان پٽ آپٽيڪل سگنل ڏانهن منتقل ڪرڻ آهي، ته جيئن ان پٽ آپٽيڪل سگنل جي توانائي جي واڌ کي محسوس ڪري سگهجي. اعليٰ آئوٽ پُٽ آپٽيڪل پاور ۽ گهٽ شور انڊيڪس حاصل ڪرڻ لاءِ، عملي طور تي استعمال ٿيندڙ Erbium-doped فائبر ايمپليفائر ٻن يا وڌيڪ پمپ ذريعن جي جوڙجڪ کي اختيار ڪري ٿو جنهن ۾ وچ ۾ آئسوليٽر هڪ ٻئي کي الڳ ڪرڻ لاءِ آهن. هڪ وسيع ۽ فليٽر گين وکر حاصل ڪرڻ لاءِ، هڪ گين فليٽنگ فلٽر شامل ڪيو ويو آهي.

EDFA پنجن مکيه حصن تي مشتمل آهي: Erbium-doped فائبر (EDF)، آپٽيڪل ڪپلر (WDM)، آپٽيڪل آئسوليٽر (ISO)، آپٽيڪل فلٽر، ۽ پمپنگ سپلائي. عام طور تي استعمال ٿيندڙ پمپ ذريعن ۾ 980nm ۽ 1480nm شامل آهن، ۽ انهن ٻن پمپ ذريعن ۾ پمپنگ جي ڪارڪردگي وڌيڪ آهي ۽ وڌيڪ استعمال ڪيا ويندا آهن. 980nm پمپ لائيٽ سورس شور ڪوفيشينٽ گهٽ آهي؛ 1480nm پمپ لائيٽ سورس ۾ پمپنگ جي ڪارڪردگي وڌيڪ آهي ۽ وڏي آئوٽ پُٽ پاور حاصل ڪري سگهي ٿي (980nm پمپ لائيٽ سورس کان تقريباً 3dB وڌيڪ).

فائدو

1. آپريٽنگ طول موج سنگل موڊ فائبر جي گھٽ ۾ گھٽ اٽينيوشن ونڊو سان مطابقت رکي ٿي.

2. اعليٰ ملائڻ جي ڪارڪردگي. ڇاڪاڻ ته اهو هڪ فائبر ايمپليفائر آهي، ان کي ٽرانسميشن فائبر سان ملائڻ آسان آهي.

3. توانائي جي تبديلي جي اعليٰ ڪارڪردگي. EDF جو ڪور ٽرانسميشن فائبر کان ننڍو آهي، ۽ سگنل لائيٽ ۽ پمپ لائيٽ EDF ۾ هڪ ئي وقت منتقل ٿين ٿا، تنهن ڪري آپٽيڪل گنجائش تمام گهڻي مرڪوز آهي. اهو روشني ۽ حاصل ٿيندڙ وچولي Er آئن جي وچ ۾ رابطي کي تمام گهڻو مڪمل بڻائي ٿو، erbium-doped فائبر جي مناسب ڊيگهه سان گڏ، تنهنڪري روشني توانائي جي تبديلي جي ڪارڪردگي وڌيڪ آهي.

4. وڌيڪ حاصل، گهٽ شور انڊيڪس، وڏي آئوٽ پُٽ پاور، چينلن جي وچ ۾ گهٽ ڪراس ٽاڪ.

5. مستحڪم حاصل ڪرڻ جون خاصيتون: EDFA گرمي پد سان حساس نه آهي، ۽ حاصل ڪرڻ جو پولرائيزيشن سان ٿورو لاڳاپو آهي.

6. حاصل ڪرڻ جي خاصيت سسٽم بٽ ريٽ ۽ ڊيٽا فارميٽ کان آزاد آهي.

نقص

1. غير لڪير وارو اثر: EDFA فائبر ۾ داخل ٿيندڙ آپٽيڪل پاور کي وڌائي آپٽيڪل پاور کي وڌائي ٿو، پر جيترو وڏو اوترو بهتر. جڏهن آپٽيڪل پاور کي هڪ خاص حد تائين وڌايو ويندو آهي، ته آپٽيڪل فائبر جو غير لڪير وارو اثر پيدا ٿيندو. تنهن ڪري، آپٽيڪل فائبر ايمپليفائر استعمال ڪندي، سنگل چينل ايندڙ فائبر آپٽيڪل پاور کي ڪنٽرول ڪرڻ جي قدر تي ڌيان ڏيڻ گهرجي.

2. حاصل ڪيل طول موج جي حد مقرر ٿيل آهي: سي-بينڊ EDFA جي ڪم ڪندڙ طول موج جي حد 1530nm ~ 1561nm آهي؛ L-بينڊ EDFA جي ڪم ڪندڙ طول موج جي حد 1565nm ~ 1625nm آهي.

3. غير برابر گين بينڊوڊٿ: EDFA erbium-doped فائبر ايمپليفائر جي گين بينڊوڊٿ تمام وسيع آهي، پر EDF جو گين اسپيڪٽرم پاڻ فليٽ نه آهي. WDM سسٽم ۾ گين کي فليٽ ڪرڻ لاءِ گين فليٽنگ فلٽر کي اختيار ڪرڻ گهرجي.

4. روشني جي واڌ جو مسئلو: جڏهن روشني جو رستو عام هوندو آهي، ته پمپ لائيٽ ذريعي پرجوش ٿيندڙ ايربيم آئنز سگنل لائيٽ ذريعي هليا ويندا آهن، اهڙيءَ طرح سگنل لائيٽ جي واڌ کي مڪمل ڪندا آهن. جيڪڏهن ان پٽ لائيٽ کي ڪٽيو ويندو آهي، ڇاڪاڻ ته ميٽاسٽيبل ايربيم آئنز گڏ ٿيندا رهندا آهن، هڪ ڀيرو سگنل لائيٽ ان پٽ بحال ٿيندي، توانائي ٽپي ويندي، جنهن جي نتيجي ۾ روشني وڌي ويندي.

5. آپٽيڪل سرج جو حل EDFA ۾ خودڪار آپٽيڪل پاور ريڊڪشن (APR) يا خودڪار آپٽيڪل پاور آف (APSD) فنڪشن کي محسوس ڪرڻ آهي، يعني، EDFA خودڪار طريقي سان پاور گھٽائي ٿو يا خودڪار طريقي سان پاور بند ڪري ٿو جڏهن ڪو ان پٽ لائيٽ نه هجي، ان ڪري سرج جي رجحان جي واقعن کي دٻائي ٿو.

ايپليڪيشن موڊ

1. بوسٹر ايمپليفائر بوسٹر لهر کان پوءِ ڪيترن ئي موج جي ڊيگهه سگنلن جي طاقت کي وڌائڻ لاءِ استعمال ڪيو ويندو آهي، ۽ پوءِ انهن کي منتقل ڪيو ويندو آهي. جيئن ته بوسٽر لهر کان پوءِ سگنل جي طاقت عام طور تي وڏي هوندي آهي، پاور ايمپليفائر جو شور انڊيڪس ۽ حاصل تمام گهڻو نه هوندو آهي. ان ۾ نسبتاً وڏي آئوٽ پُٽ پاور هوندي آهي.

2. لائن-ايمپليفائر، پاور ايمپليفائر کان پوءِ، وقتي طور تي لائن ٽرانسميشن نقصان جي تلافي ڪرڻ لاءِ استعمال ڪيو ويندو آهي، عام طور تي هڪ نسبتا ننڍڙو شور انڊيڪس ۽ هڪ وڏي آئوٽ پُٽ آپٽيڪل پاور جي ضرورت هوندي آهي.

3. پري ايمپليفائر: اسپلٽر کان اڳ ۽ لائن ايمپليفائر کان پوءِ، اهو سگنل کي وڌائڻ ۽ رسيور جي حساسيت کي بهتر بڻائڻ لاءِ استعمال ڪيو ويندو آهي (جيڪڏهن آپٽيڪل سگنل کان شور جو تناسب (OSNR) گهرجن کي پورو ڪري ٿو، ته وڏي ان پٽ پاور رسيور جي شور کي دٻائي سگهي ٿي ۽ وصول ڪندڙ جي حساسيت کي بهتر بڻائي سگهي ٿي)، ۽ شور انڊيڪس تمام ننڍو آهي. آئوٽ پٽ پاور تي ڪا وڏي ضرورت ناهي.