1. వర్గీకరణFఐబర్Aయాంప్లిఫైయర్లు
ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్లు ప్రధానంగా మూడు రకాలుగా ఉంటాయి:
(1) సెమీకండక్టర్ ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ (SOA, సెమీకండక్టర్ ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్);
(2) అరుదైన భూ మూలకాలతో (ఎర్బియం Er, థూలియం Tm, ప్రాసియోడియం Pr, రుబీడియం Nd, మొదలైనవి) డోప్ చేయబడిన ఆప్టికల్ ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్లు, ప్రధానంగా ఎర్బియం-డోప్డ్ ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్లు (EDFA), అలాగే థూలియం-డోప్డ్ ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్లు (TDFA) మరియు ప్రసేయోడియం-డోప్డ్ ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్లు (PDFA), మొదలైనవి.
(3) నాన్-లీనియర్ ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్లు, ప్రధానంగా ఫైబర్ రామన్ యాంప్లిఫైయర్లు (FRA, ఫైబర్ రామన్ యాంప్లిఫైయర్). ఈ ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ల ప్రధాన పనితీరు పోలిక పట్టికలో చూపబడింది.
EDFA (ఎర్బియం డోప్డ్ ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్)
క్వార్ట్జ్ ఫైబర్ను అరుదైన భూ మూలకాలతో (Nd, Er, Pr, Tm మొదలైనవి) డోపింగ్ చేయడం ద్వారా ఒక బహుళ-స్థాయి లేజర్ వ్యవస్థను ఏర్పరచవచ్చు, మరియు పంప్ లైట్ చర్య కింద ఇన్పుట్ సిగ్నల్ లైట్ నేరుగా విస్తరించబడుతుంది. తగిన ఫీడ్బ్యాక్ అందించిన తర్వాత, ఒక ఫైబర్ లేజర్ ఏర్పడుతుంది. Nd-డోప్డ్ ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క పని చేసే తరంగదైర్ఘ్యం 1060nm మరియు 1330nm, మరియు ఫైబర్ ఆప్టిక్ కమ్యూనికేషన్ యొక్క ఉత్తమ సింక్ పోర్ట్ నుండి విచలనం మరియు ఇతర కారణాల వల్ల దీని అభివృద్ధి మరియు అనువర్తనం పరిమితంగా ఉన్నాయి. EDFA మరియు PDFA యొక్క ఆపరేటింగ్ తరంగదైర్ఘ్యాలు వరుసగా ఆప్టికల్ ఫైబర్ కమ్యూనికేషన్ యొక్క అత్యల్ప నష్టం (1550nm) మరియు సున్నా విక్షేపణ తరంగదైర్ఘ్యం (1300nm) పరిధిలో ఉంటాయి, మరియు TDFA S-బ్యాండ్లో పనిచేస్తుంది, ఇవి ఆప్టికల్ ఫైబర్ కమ్యూనికేషన్ సిస్టమ్ అనువర్తనాలకు చాలా అనుకూలంగా ఉంటాయి. ముఖ్యంగా, అత్యంత వేగంగా అభివృద్ధి చెందిన EDFA, ఆచరణలోకి వచ్చింది.
దిPEDFA సూత్రం
EDFA యొక్క ప్రాథమిక నిర్మాణం పటం 1(a)లో చూపబడింది, ఇది ప్రధానంగా ఒక క్రియాశీల మాధ్యమం (సుమారు పదుల మీటర్ల పొడవు గల ఎర్బియం-డోప్డ్ సిలికా ఫైబర్, 3-5 మైక్రాన్ల కోర్ వ్యాసం మరియు (25-1000)x10-6 డోపింగ్ గాఢతతో), పంప్ కాంతి మూలం (990 లేదా 1480nm LD), ఆప్టికల్ కప్లర్ మరియు ఆప్టికల్ ఐసోలేటర్తో కూడి ఉంటుంది. సిగ్నల్ కాంతి మరియు పంప్ కాంతి ఎర్బియం ఫైబర్లో ఒకే దిశలో (కోడైరెక్షనల్ పంపింగ్), వ్యతిరేక దిశలలో (రివర్స్ పంపింగ్) లేదా రెండు దిశలలో (బైడైరెక్షనల్ పంపింగ్) ప్రసరించగలవు. సిగ్నల్ లైట్ మరియు పంప్ లైట్ను ఒకే సమయంలో ఎర్బియం ఫైబర్లోకి ప్రవేశపెట్టినప్పుడు, పంప్ లైట్ చర్య వల్ల ఎర్బియం అయాన్లు అధిక శక్తి స్థాయికి ఉత్తేజితమవుతాయి (పటం 1 (b), ఒక త్రి-స్థాయి వ్యవస్థ), మరియు త్వరగా అస్థిర శక్తి స్థాయికి క్షీణిస్తాయి. పతనమయ్యే సిగ్నల్ లైట్ చర్య వల్ల అది భూస్థాయికి తిరిగి వచ్చినప్పుడు, అది సిగ్నల్ లైట్కు అనుగుణమైన ఫోటాన్లను విడుదల చేస్తుంది, తద్వారా సిగ్నల్ విస్తరించబడుతుంది. పటం 1 (c) అనేది దాని విస్తరించిన ఆకస్మిక ఉద్గార (ASE) స్పెక్ట్రం, ఇది పెద్ద బ్యాండ్విడ్త్ (20-40nm వరకు) మరియు వరుసగా 1530nm మరియు 1550nm లకు అనుగుణమైన రెండు శిఖరాలను కలిగి ఉంటుంది.
EDFA యొక్క ప్రధాన ప్రయోజనాలు అధిక గెయిన్, పెద్ద బ్యాండ్విడ్త్, అధిక అవుట్పుట్ పవర్, అధిక పంప్ సామర్థ్యం, తక్కువ ఇన్సర్షన్ లాస్ మరియు పోలరైజేషన్ స్థితికి సున్నితత్వం లేకపోవడం.
2. ఫైబర్ ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్లతో సమస్యలు
ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ (ముఖ్యంగా EDFA)కు అనేక అద్భుతమైన ప్రయోజనాలు ఉన్నప్పటికీ, అది ఒక ఆదర్శవంతమైన యాంప్లిఫైయర్ కాదు. సిగ్నల్ యొక్క SNRను తగ్గించే అదనపు నాయిస్తో పాటు, దీనికి మరికొన్ని లోపాలు కూడా ఉన్నాయి, అవి:
యాంప్లిఫైయర్ బ్యాండ్విడ్త్లోని గెయిన్ స్పెక్ట్రమ్ యొక్క అసమానత మల్టీ-ఛానల్ యాంప్లిఫికేషన్ పనితీరును ప్రభావితం చేస్తుంది;
ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్లను క్యాస్కేడ్ చేసినప్పుడు, ASE నాయిస్, ఫైబర్ డిస్పర్షన్ మరియు నాన్-లీనియర్ ఎఫెక్ట్స్ యొక్క ప్రభావాలు పేరుకుపోతాయి.
అప్లికేషన్ మరియు సిస్టమ్ రూపకల్పనలో ఈ సమస్యలను పరిగణనలోకి తీసుకోవాలి.
3. ఆప్టికల్ ఫైబర్ కమ్యూనికేషన్ సిస్టమ్లో ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క అనువర్తనం
ఆప్టికల్ ఫైబర్ కమ్యూనికేషన్ వ్యవస్థలో,ఫైబర్ ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్దీనిని ట్రాన్స్మిషన్ శక్తిని పెంచడానికి ట్రాన్స్మిటర్ యొక్క పవర్ బూస్ట్ యాంప్లిఫయర్గా మాత్రమే కాకుండా, రిసీవింగ్ సెన్సిటివిటీని మెరుగుపరచడానికి రిసీవర్ యొక్క ప్రీయాంప్లిఫయర్గా కూడా ఉపయోగించవచ్చు. అంతేకాకుండా, ఇది సాంప్రదాయ ఆప్టికల్-ఎలక్ట్రికల్-ఆప్టికల్ రిపీటర్కు బదులుగా, ట్రాన్స్మిషన్ దూరాన్ని పొడిగించి, ఆల్-ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ను సాకారం చేయడానికి కూడా ఉపయోగపడుతుంది.
ఆప్టికల్ ఫైబర్ కమ్యూనికేషన్ సిస్టమ్స్లో, ప్రసార దూరాన్ని పరిమితం చేసే ప్రధాన కారకాలు ఆప్టికల్ ఫైబర్ యొక్క నష్టం మరియు విక్షేపణం. సంకుచిత-స్పెక్ట్రమ్ కాంతి మూలాన్ని ఉపయోగించడం ద్వారా, లేదా సున్నా-విక్షేపణ తరంగదైర్ఘ్యానికి దగ్గరగా పనిచేయడం ద్వారా, ఫైబర్ విక్షేపణం యొక్క ప్రభావం తక్కువగా ఉంటుంది. ఈ సిస్టమ్లో ప్రతి రిలే స్టేషన్లో పూర్తి సిగ్నల్ టైమింగ్ పునరుత్పత్తి (3R రిలే) చేయవలసిన అవసరం లేదు. ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ (1R రిలే)తో ఆప్టికల్ సిగ్నల్ను నేరుగా విస్తరింపజేస్తే సరిపోతుంది. ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్లను సుదూర ట్రంక్ సిస్టమ్స్లోనే కాకుండా, ఆప్టికల్ ఫైబర్ పంపిణీ నెట్వర్క్లలో, ముఖ్యంగా WDM సిస్టమ్స్లో, బహుళ ఛానెల్లను ఏకకాలంలో విస్తరింపజేయడానికి కూడా ఉపయోగించవచ్చు.
1) ట్రంక్ ఆప్టికల్ ఫైబర్ కమ్యూనికేషన్ సిస్టమ్స్లో ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ల అప్లికేషన్
ట్రంక్ ఆప్టికల్ ఫైబర్ కమ్యూనికేషన్ సిస్టమ్లో ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క అనువర్తనాన్ని చూపే రేఖాచిత్రం పటం 2. (ఎ) ఈ చిత్రంలో, ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ను ట్రాన్స్మిటర్ యొక్క పవర్ బూస్ట్ యాంప్లిఫైయర్గా మరియు రిసీవర్ యొక్క ప్రీయాంప్లిఫైయర్గా ఉపయోగించడం ద్వారా నాన్-రిలే దూరాన్ని రెట్టింపు చేసినట్లు చూపబడింది. ఉదాహరణకు, EDFAను అవలంబించడం ద్వారా, సిస్టమ్ ట్రాన్స్మిషన్ 1.8Gb/s దూరం 120కిమీ నుండి 250కిమీకి పెరుగుతుంది లేదా 400కిమీ వరకు కూడా చేరుకుంటుంది. పటం 2 (b)-(d) అనేది మల్టీ-రిలే సిస్టమ్స్లో ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ల అనువర్తనాన్ని చూపుతుంది; పటం (b) సాంప్రదాయ 3R రిలే మోడ్ను చూపుతుంది; పటం (c) 3R రిపీటర్లు మరియు ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ల మిశ్రమ రిలే మోడ్ను చూపుతుంది; పటం 2 (d) పూర్తిగా ఆప్టికల్ రిలే మోడ్; పూర్తిగా ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ సిస్టమ్లో, టైమింగ్ మరియు రీజెనరేషన్ సర్క్యూట్లు ఉండవు, కాబట్టి ఇది బిట్-ట్రాన్స్పరెంట్గా ఉంటుంది మరియు "ఎలక్ట్రానిక్ బాటిల్ విస్కర్" పరిమితి ఉండదు. రెండు చివర్లలో పంపే మరియు స్వీకరించే పరికరాలను మార్చినంత కాలం, తక్కువ రేటు నుండి అధిక రేటుకు అప్గ్రేడ్ చేయడం సులభం, మరియు ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ను మార్చాల్సిన అవసరం లేదు.
2) ఆప్టికల్ ఫైబర్ పంపిణీ నెట్వర్క్లో ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క అనువర్తనం
ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ల (ముఖ్యంగా EDFA) అధిక పవర్ అవుట్పుట్ ప్రయోజనాలు బ్రాడ్బ్యాండ్ డిస్ట్రిబ్యూషన్ నెట్వర్క్లలో (ఉదాహరణకు) చాలా ఉపయోగకరంగా ఉంటాయి.CATVసాంప్రదాయ CATV నెట్వర్క్ కోయాక్సియల్ కేబుల్ను ఉపయోగిస్తుంది, దీనిని ప్రతి కొన్ని వందల మీటర్లకు యాంప్లిఫై చేయవలసి ఉంటుంది మరియు నెట్వర్క్ యొక్క సేవా వ్యాసార్థం సుమారు 7 కి.మీ. ఉంటుంది. ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్లను ఉపయోగించే ఆప్టికల్ ఫైబర్ CATV నెట్వర్క్, పంపిణీ చేయబడిన వినియోగదారుల సంఖ్యను గణనీయంగా పెంచడమే కాకుండా, నెట్వర్క్ మార్గాన్ని కూడా బాగా విస్తరించగలదు. ఇటీవలి పరిణామాలు ఆప్టికల్ ఫైబర్/హైబ్రిడ్ (HFC) పంపిణీ ఈ రెండింటి బలాలను అందిపుచ్చుకుని, బలమైన పోటీతత్వాన్ని కలిగి ఉందని చూపించాయి.
పటం 4 అనేది 35 ఛానెళ్ల టీవీ యొక్క AM-VSB మాడ్యులేషన్ కోసం ఉద్దేశించిన ఒక ఆప్టికల్ ఫైబర్ పంపిణీ నెట్వర్క్కు ఉదాహరణ. ట్రాన్స్మిటర్ యొక్క కాంతి మూలం DFB-LD, దీని తరంగదైర్ఘ్యం 1550nm మరియు అవుట్పుట్ పవర్ 3.3dBm. 4-స్థాయి EDFAను పవర్ పంపిణీ యాంప్లిఫైయర్గా ఉపయోగించినప్పుడు, దాని ఇన్పుట్ పవర్ సుమారు -6dBm మరియు అవుట్పుట్ పవర్ సుమారు 13dBm ఉంటుంది. ఆప్టికల్ రిసీవర్ సెన్సిటివిటీ -9.2dBm. 4 స్థాయిల పంపిణీ తర్వాత, మొత్తం వినియోగదారుల సంఖ్య 4.2 మిలియన్లకు చేరుకుంది మరియు నెట్వర్క్ మార్గం పదుల కిలోమీటర్లకు పైగా ఉంది. పరీక్ష యొక్క వెయిటెడ్ సిగ్నల్-టు-నాయిస్ రేషియో 45dB కంటే ఎక్కువగా ఉంది మరియు EDFA వల్ల CSOలో ఎటువంటి తగ్గుదల సంభవించలేదు.
పోస్ట్ చేసిన సమయం: ఏప్రిల్-23-2023