1. వర్గీకరణFiberAmplifiers
ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్లలో మూడు ప్రధాన రకాలు ఉన్నాయి:
(1) సెమీకండక్టర్ ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ (SOA, సెమీకండక్టర్ ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్);
(2) అరుదైన భూమి మూలకాలతో డోప్ చేయబడిన ఆప్టికల్ ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్‌లు (ఎర్బియం ఎర్, థులియం టిఎమ్, ప్రసోడైమియం పిఆర్, రుబిడియం ఎన్‌డి, మొదలైనవి), ప్రధానంగా ఎర్బియం-డోప్డ్ ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్‌లు (EDFA), అలాగే థులియం-డోప్డ్ ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్‌లు (TDFA) మరియు ప్రసోడైమియం-డోప్డ్ ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్‌లు (PDFA) మొదలైనవి.
(3) నాన్ లీనియర్ ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్‌లు, ప్రధానంగా ఫైబర్ రామన్ యాంప్లిఫైయర్‌లు (FRA, ఫైబర్ రామన్ యాంప్లిఫైయర్). ఈ ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ల యొక్క ప్రధాన పనితీరు పోలిక పట్టికలో చూపబడింది
EDFA (ఎర్బియం డోప్డ్ ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్)
అరుదైన భూమి మూలకాలతో (Nd, Er, Pr, Tm మొదలైనవి) క్వార్ట్జ్ ఫైబర్‌ను డోప్ చేయడం ద్వారా బహుళ-స్థాయి లేజర్ వ్యవస్థను రూపొందించవచ్చు మరియు పంప్ లైట్ చర్యలో ఇన్‌పుట్ సిగ్నల్ లైట్ నేరుగా విస్తరించబడుతుంది. తగిన అభిప్రాయాన్ని అందించిన తర్వాత, ఫైబర్ లేజర్ ఏర్పడుతుంది. Nd-డోప్డ్ ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క పని తరంగదైర్ఘ్యం 1060nm మరియు 1330nm, మరియు ఫైబర్ ఆప్టిక్ కమ్యూనికేషన్ యొక్క ఉత్తమ సింక్ పోర్ట్ నుండి విచలనం మరియు ఇతర కారణాల వల్ల దాని అభివృద్ధి మరియు అప్లికేషన్ పరిమితం చేయబడింది. EDFA మరియు PDFA యొక్క ఆపరేటింగ్ తరంగదైర్ఘ్యాలు వరుసగా ఆప్టికల్ ఫైబర్ కమ్యూనికేషన్ యొక్క అత్యల్ప నష్టం (1550nm) మరియు జీరో డిస్పర్షన్ తరంగదైర్ఘ్యం (1300nm) విండోలో ఉన్నాయి మరియు TDFA S-బ్యాండ్‌లో పనిచేస్తుంది, ఇవి ఆప్టికల్ ఫైబర్ కమ్యూనికేషన్ సిస్టమ్ అప్లికేషన్‌లకు చాలా అనుకూలంగా ఉంటాయి. . ముఖ్యంగా EDFA, అత్యంత వేగవంతమైన అభివృద్ధి, ఆచరణాత్మకమైనది.
దిPEDFA యొక్క సూత్రం
EDFA యొక్క ప్రాథమిక నిర్మాణం మూర్తి 1(a)లో చూపబడింది, ఇది ప్రధానంగా క్రియాశీల మాధ్యమం (ఎర్బియం-డోప్డ్ సిలికా ఫైబర్ పదుల మీటర్ల పొడవు, 3-5 మైక్రాన్ల కోర్ వ్యాసం మరియు డోపింగ్ సాంద్రత (25)తో రూపొందించబడింది. -1000)x10-6) , పంప్ లైట్ సోర్స్ (990 లేదా 1480nm LD), ఆప్టికల్ కప్లర్ మరియు ఆప్టికల్ ఐసోలేటర్. సిగ్నల్ లైట్ మరియు పంప్ లైట్ ఎర్బియం ఫైబర్‌లో ఒకే దిశలో (కోడైరెక్షనల్ పంపింగ్), వ్యతిరేక దిశలలో (రివర్స్ పంపింగ్) లేదా రెండు దిశలలో (ద్వి దిశాత్మక పంపింగ్) ప్రచారం చేయగలవు. సిగ్నల్ లైట్ మరియు పంప్ లైట్ ఒకే సమయంలో ఎర్బియం ఫైబర్‌లోకి ఇంజెక్ట్ చేయబడినప్పుడు, పంప్ లైట్ చర్యలో ఎర్బియం అయాన్లు అధిక శక్తి స్థాయికి ఉత్తేజితమవుతాయి (మూర్తి 1 (బి), మూడు-స్థాయి వ్యవస్థ), మరియు త్వరగా మెటాస్టేబుల్ శక్తి స్థాయికి క్షీణిస్తుంది , ఇది సంఘటన సిగ్నల్ లైట్ యొక్క చర్యలో భూమి స్థితికి తిరిగి వచ్చినప్పుడు, సిగ్నల్ లైట్‌కు సంబంధించిన ఫోటాన్‌లను విడుదల చేస్తుంది, తద్వారా సిగ్నల్ విస్తరించబడుతుంది. మూర్తి 1 (సి) అనేది పెద్ద బ్యాండ్‌విడ్త్ (20-40nm వరకు) మరియు వరుసగా 1530nm మరియు 1550nm లకు అనుగుణమైన రెండు శిఖరాలతో దాని యాంప్లిఫైడ్ స్పాంటేనియస్ ఎమిషన్ (ASE) స్పెక్ట్రం.
EDFA యొక్క ప్రధాన ప్రయోజనాలు అధిక లాభం, పెద్ద బ్యాండ్‌విడ్త్, అధిక అవుట్‌పుట్ శక్తి, అధిక పంప్ సామర్థ్యం, తక్కువ చొప్పించే నష్టం మరియు ధ్రువణ స్థితికి సున్నితత్వం.
2. ఫైబర్ ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్‌లతో సమస్యలు
ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ (ముఖ్యంగా EDFA) అనేక అత్యుత్తమ ప్రయోజనాలను కలిగి ఉన్నప్పటికీ, ఇది ఆదర్శవంతమైన యాంప్లిఫైయర్ కాదు. సిగ్నల్ యొక్క SNRని తగ్గించే అదనపు శబ్దంతో పాటు, కొన్ని ఇతర లోపాలు ఉన్నాయి, అవి:
- యాంప్లిఫైయర్ బ్యాండ్‌విడ్త్‌లోని గెయిన్ స్పెక్ట్రం యొక్క అసమానత బహుళ-ఛానల్ యాంప్లిఫికేషన్ పనితీరును ప్రభావితం చేస్తుంది;
- ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్‌లను క్యాస్కేడ్ చేసినప్పుడు, ASE శబ్దం, ఫైబర్ వ్యాప్తి మరియు నాన్ లీనియర్ ఎఫెక్ట్‌ల ప్రభావాలు పేరుకుపోతాయి.
అప్లికేషన్ మరియు సిస్టమ్ రూపకల్పనలో ఈ సమస్యలను తప్పనిసరిగా పరిగణించాలి.
3. ఆప్టికల్ ఫైబర్ కమ్యూనికేషన్ సిస్టమ్‌లో ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ అప్లికేషన్
ఆప్టికల్ ఫైబర్ కమ్యూనికేషన్ సిస్టమ్‌లో, దిఫైబర్ ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ట్రాన్స్మిషన్ శక్తిని పెంచడానికి ట్రాన్స్మిటర్ యొక్క పవర్ బూస్ట్ యాంప్లిఫైయర్‌గా మాత్రమే కాకుండా, స్వీకరించే సున్నితత్వాన్ని మెరుగుపరచడానికి రిసీవర్ యొక్క ప్రీయాంప్లిఫైయర్‌గా కూడా ఉపయోగించవచ్చు మరియు ప్రసారాన్ని విస్తరించడానికి సాంప్రదాయ ఆప్టికల్-ఎలక్ట్రికల్-ఆప్టికల్ రిపీటర్‌ను కూడా భర్తీ చేయవచ్చు. దూరం మరియు ఆల్-ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్‌ను గ్రహించండి.
ఆప్టికల్ ఫైబర్ కమ్యూనికేషన్ సిస్టమ్స్‌లో, ప్రసార దూరాన్ని పరిమితం చేసే ప్రధాన కారకాలు ఆప్టికల్ ఫైబర్ యొక్క నష్టం మరియు వ్యాప్తి. ఇరుకైన-స్పెక్ట్రమ్ కాంతి మూలాన్ని ఉపయోగించడం లేదా జీరో-డిస్పర్షన్ తరంగదైర్ఘ్యం దగ్గర పని చేయడం, ఫైబర్ వ్యాప్తి యొక్క ప్రభావం తక్కువగా ఉంటుంది. ఈ సిస్టమ్ ప్రతి రిలే స్టేషన్‌లో పూర్తి సిగ్నల్ టైమింగ్ రీజెనరేషన్ (3R రిలే) చేయవలసిన అవసరం లేదు. ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ (1R రిలే)తో ఆప్టికల్ సిగ్నల్‌ను నేరుగా విస్తరించడం సరిపోతుంది. ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్‌లను సుదూర ట్రంక్ సిస్టమ్‌లలో మాత్రమే కాకుండా ఆప్టికల్ ఫైబర్ డిస్ట్రిబ్యూషన్ నెట్‌వర్క్‌లలో కూడా ఉపయోగించవచ్చు, ముఖ్యంగా WDM సిస్టమ్‌లలో, బహుళ ఛానెల్‌లను ఏకకాలంలో విస్తరించడానికి.
1) ట్రంక్ ఆప్టికల్ ఫైబర్ కమ్యూనికేషన్ సిస్టమ్స్‌లో ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ల అప్లికేషన్
అంజీర్ 2 అనేది ట్రంక్ ఆప్టికల్ ఫైబర్ కమ్యూనికేషన్ సిస్టమ్‌లో ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క అప్లికేషన్ యొక్క స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం. (ఎ) ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ ట్రాన్స్మిటర్ యొక్క పవర్ బూస్ట్ యాంప్లిఫైయర్‌గా మరియు రిసీవర్ యొక్క ప్రీయాంప్లిఫైయర్‌గా ఉపయోగించబడుతుందని చిత్రం చూపిస్తుంది, తద్వారా నాన్-రిలే దూరం రెట్టింపు అవుతుంది. ఉదాహరణకు, సిస్టమ్ ట్రాన్స్మిషన్ అయిన EDFAని స్వీకరించడం 1.8Gb/s దూరం 120km నుండి 250km వరకు పెరుగుతుంది లేదా 400km కి చేరుకుంటుంది. మూర్తి 2 (బి)-(డి) అనేది బహుళ-రిలే సిస్టమ్‌లలో ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ల అప్లికేషన్; ఫిగర్ (బి) అనేది సాంప్రదాయ 3R రిలే మోడ్; ఫిగర్ (సి) అనేది 3R రిపీటర్లు మరియు ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ల మిశ్రమ రిలే మోడ్; మూర్తి 2 (డి) ఇది ఆల్-ఆప్టికల్ రిలే మోడ్; ఆల్-ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ సిస్టమ్‌లో, ఇది టైమింగ్ మరియు రీజెనరేషన్ సర్క్యూట్‌లను కలిగి ఉండదు, కాబట్టి ఇది బిట్-పారదర్శకంగా ఉంటుంది మరియు “ఎలక్ట్రానిక్ బాటిల్ విస్కర్” పరిమితి లేదు. రెండు చివర్లలోని పంపడం మరియు స్వీకరించే పరికరాలు భర్తీ చేయబడినంత కాలం, తక్కువ రేటు నుండి అధిక రేటుకు అప్‌గ్రేడ్ చేయడం సులభం మరియు ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్‌ను భర్తీ చేయవలసిన అవసరం లేదు.
2) ఆప్టికల్ ఫైబర్ డిస్ట్రిబ్యూషన్ నెట్‌వర్క్‌లో ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ అప్లికేషన్
ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ల (ముఖ్యంగా EDFA) యొక్క అధిక పవర్ అవుట్‌పుట్ ప్రయోజనాలు బ్రాడ్‌బ్యాండ్ డిస్ట్రిబ్యూషన్ నెట్‌వర్క్‌లలో చాలా ఉపయోగకరంగా ఉన్నాయి (ఉదా.CATVనెట్‌వర్క్‌లు). సాంప్రదాయ CATV నెట్‌వర్క్ ఏకాక్షక కేబుల్‌ను స్వీకరించింది, ఇది ప్రతి అనేక వందల మీటర్లకు విస్తరించాల్సిన అవసరం ఉంది మరియు నెట్‌వర్క్ యొక్క సేవా వ్యాసార్థం సుమారు 7 కి.మీ. ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్‌లను ఉపయోగించే ఆప్టికల్ ఫైబర్ CATV నెట్‌వర్క్ పంపిణీ చేయబడిన వినియోగదారుల సంఖ్యను బాగా పెంచడమే కాకుండా, నెట్‌వర్క్ మార్గాన్ని బాగా విస్తరించగలదు. ఇటీవలి పరిణామాలు ఆప్టికల్ ఫైబర్/హైబ్రిడ్ (HFC) పంపిణీ రెండింటి యొక్క బలాన్ని ఆకర్షిస్తుందని మరియు బలమైన పోటీతత్వాన్ని కలిగి ఉన్నాయని చూపించాయి.
TV యొక్క 35 ఛానెల్‌ల AM-VSB మాడ్యులేషన్ కోసం ఆప్టికల్ ఫైబర్ డిస్ట్రిబ్యూషన్ నెట్‌వర్క్‌కు ఫిగర్ 4 ఒక ఉదాహరణ. ట్రాన్స్మిటర్ యొక్క కాంతి మూలం 1550nm తరంగదైర్ఘ్యం మరియు 3.3dBm అవుట్‌పుట్ పవర్‌తో DFB-LD. 4-స్థాయి EDFAని పవర్ డిస్ట్రిబ్యూషన్ యాంప్లిఫైయర్‌గా ఉపయోగిస్తుంటే, దాని ఇన్‌పుట్ పవర్ దాదాపు -6dBm మరియు దాని అవుట్‌పుట్ పవర్ దాదాపు 13dBm. ఆప్టికల్ రిసీవర్ సెన్సిటివిటీ -9.2d Bm. 4 స్థాయిల పంపిణీ తర్వాత, మొత్తం వినియోగదారుల సంఖ్య 4.2 మిలియన్లకు చేరుకుంది మరియు నెట్‌వర్క్ మార్గం పదుల కిలోమీటర్ల కంటే ఎక్కువగా ఉంది. పరీక్ష యొక్క వెయిటెడ్ సిగ్నల్-టు-నాయిస్ నిష్పత్తి 45dB కంటే ఎక్కువగా ఉంది మరియు EDFA CSOలో తగ్గింపును కలిగించలేదు.
పోస్ట్ సమయం: ఏప్రిల్-23-2023