1. വർഗ്ഗീകരണംFഐബർAആംപ്ലിഫയറുകൾ
മൂന്ന് പ്രധാന തരം ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫയറുകൾ ഉണ്ട്:
(1) സെമികണ്ടക്ടർ ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫയർ (SOA, സെമികണ്ടക്ടർ ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫയർ);
(2) അപൂർവ ഭൂമി മൂലകങ്ങൾ (എർബിയം എർ, തൂലിയം ടിഎം, പ്രസിയോഡൈമിയം പിആർ, റുബീഡിയം എൻഡി, മുതലായവ) ഉപയോഗിച്ച് ഡോപ്പ് ചെയ്ത ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ ആംപ്ലിഫയറുകൾ, പ്രധാനമായും എർബിയം-ഡോപ്പ് ചെയ്ത ഫൈബർ ആംപ്ലിഫയറുകൾ (ഇ.ഡി.എഫ്.എ.), അതുപോലെ തന്നെ തൂലിയം-ഡോപ്പഡ് ഫൈബർ ആംപ്ലിഫയറുകൾ (TDFA), പ്രസിയോഡൈമിയം-ഡോപ്പഡ് ഫൈബർ ആംപ്ലിഫയറുകൾ (PDFA) മുതലായവയും.
(3) നോൺലീനിയർ ഫൈബർ ആംപ്ലിഫയറുകൾ, പ്രധാനമായും ഫൈബർ രാമൻ ആംപ്ലിഫയറുകൾ (FRA, ഫൈബർ രാമൻ ആംപ്ലിഫയർ). ഈ ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫയറുകളുടെ പ്രധാന പ്രകടന താരതമ്യം പട്ടികയിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.
EDFA (എർബിയം ഡോപ്ഡ് ഫൈബർ ആംപ്ലിഫയർ)
ക്വാർട്സ് ഫൈബറിൽ അപൂർവ എർത്ത് മൂലകങ്ങൾ (Nd, Er, Pr, Tm, മുതലായവ) ഉപയോഗിച്ച് ഡോപ്പ് ചെയ്തുകൊണ്ട് ഒരു മൾട്ടി-ലെവൽ ലേസർ സിസ്റ്റം രൂപപ്പെടുത്താൻ കഴിയും, കൂടാതെ പമ്പ് ലൈറ്റിന്റെ പ്രവർത്തനത്തിൽ ഇൻപുട്ട് സിഗ്നൽ ലൈറ്റ് നേരിട്ട് വർദ്ധിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു. ഉചിതമായ ഫീഡ്‌ബാക്ക് നൽകിയ ശേഷം, ഒരു ഫൈബർ ലേസർ രൂപം കൊള്ളുന്നു. Nd-ഡോപ്പ് ചെയ്ത ഫൈബർ ആംപ്ലിഫയറിന്റെ പ്രവർത്തന തരംഗദൈർഘ്യം 1060nm ഉം 1330nm ഉം ആണ്, കൂടാതെ ഫൈബർ ഒപ്റ്റിക് ആശയവിനിമയത്തിന്റെ ഏറ്റവും മികച്ച സിങ്ക് പോർട്ടിൽ നിന്നുള്ള വ്യതിയാനവും മറ്റ് കാരണങ്ങളും കാരണം അതിന്റെ വികസനവും പ്രയോഗവും പരിമിതമാണ്. EDFA, PDFA എന്നിവയുടെ പ്രവർത്തന തരംഗദൈർഘ്യങ്ങൾ യഥാക്രമം ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ ആശയവിനിമയത്തിന്റെ ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ നഷ്ടം (1550nm), പൂജ്യം ഡിസ്പർഷൻ തരംഗദൈർഘ്യം (1300nm) എന്നിവയുടെ വിൻഡോയിലാണ്, കൂടാതെ TDFA ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ ആശയവിനിമയ സിസ്റ്റം ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് വളരെ അനുയോജ്യമായ S-ബാൻഡിലാണ് പ്രവർത്തിക്കുന്നത്. പ്രത്യേകിച്ച് ഏറ്റവും വേഗതയേറിയ വികസനമായ EDFA പ്രായോഗികമാണ്.
ദിPEDFA യുടെ തത്വം
EDFA യുടെ അടിസ്ഥാന ഘടന ചിത്രം 1(a) ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു, ഇത് പ്രധാനമായും ഒരു സജീവ മാധ്യമം (ഏകദേശം പത്ത് മീറ്റർ നീളമുള്ള എർബിയം-ഡോപ്പഡ് സിലിക്ക ഫൈബർ, 3-5 മൈക്രോൺ കോർ വ്യാസവും (25-1000)x10-6 ഡോപ്പിംഗ് സാന്ദ്രതയും), പമ്പ് ലൈറ്റ് സോഴ്‌സ് (990 അല്ലെങ്കിൽ 1480nm LD), ഒപ്റ്റിക്കൽ കപ്ലർ, ഒപ്റ്റിക്കൽ ഐസൊലേറ്റർ എന്നിവയാൽ നിർമ്മിതമാണ്. സിഗ്നൽ ലൈറ്റിനും പമ്പ് ലൈറ്റിനും എർബിയം ഫൈബറിൽ ഒരേ ദിശയിലോ (കോഡയറക്ഷണൽ പമ്പിംഗ്), വിപരീത ദിശകളിലോ (റിവേഴ്സ് പമ്പിംഗ്) അല്ലെങ്കിൽ രണ്ട് ദിശകളിലോ (ബൈഡയറക്ഷണൽ പമ്പിംഗ്) പ്രചരിപ്പിക്കാൻ കഴിയും. സിഗ്നൽ ലൈറ്റും പമ്പ് ലൈറ്റും ഒരേ സമയം എർബിയം ഫൈബറിലേക്ക് കുത്തിവയ്ക്കുമ്പോൾ, പമ്പ് ലൈറ്റിന്റെ പ്രവർത്തനത്തിൽ എർബിയം അയോണുകൾ ഉയർന്ന ഊർജ്ജ നിലയിലേക്ക് ഉത്തേജിപ്പിക്കപ്പെടുകയും മെറ്റാസ്റ്റബിൾ എനർജി ലെവലിലേക്ക് വേഗത്തിൽ ക്ഷയിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, സിഗ്നൽ ലൈറ്റിന്റെ പ്രവർത്തനത്തിൽ അത് നിലത്തേക്ക് മടങ്ങുമ്പോൾ, അത് സിഗ്നൽ ലൈറ്റിന് അനുയോജ്യമായ ഫോട്ടോണുകൾ പുറപ്പെടുവിക്കുന്നു, അങ്ങനെ സിഗ്നൽ ആംപ്ലിഫൈ ചെയ്യപ്പെടുന്നു. ചിത്രം 1 (സി) അതിന്റെ ആംപ്ലിഫൈഡ് സ്വതസിദ്ധമായ എമിഷൻ (ASE) സ്പെക്ട്രമാണ്, യഥാക്രമം ഒരു വലിയ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് (20-40nm വരെ) ഉം 1530nm ഉം 1550nm ഉം ആയ രണ്ട് കൊടുമുടികളുമാണ്.
ഉയർന്ന ഗെയിൻ, വലിയ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത്, ഉയർന്ന ഔട്ട്പുട്ട് പവർ, ഉയർന്ന പമ്പ് കാര്യക്ഷമത, കുറഞ്ഞ ഇൻസേർഷൻ നഷ്ടം, പോളറൈസേഷൻ അവസ്ഥയോടുള്ള സംവേദനക്ഷമതയില്ലായ്മ എന്നിവയാണ് EDFA യുടെ പ്രധാന ഗുണങ്ങൾ.
2. ഫൈബർ ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫയറുകളിലെ പ്രശ്നങ്ങൾ
ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫയറിന് (പ്രത്യേകിച്ച് EDFA) നിരവധി മികച്ച ഗുണങ്ങളുണ്ടെങ്കിലും, അത് ഒരു മികച്ച ആംപ്ലിഫയർ അല്ല. സിഗ്നലിന്റെ SNR കുറയ്ക്കുന്ന അധിക ശബ്ദത്തിന് പുറമേ, മറ്റ് ചില പോരായ്മകളും ഉണ്ട്, ഉദാഹരണത്തിന്:
- ആംപ്ലിഫയർ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്തിലെ ഗെയിൻ സ്പെക്ട്രത്തിന്റെ അസമത്വം മൾട്ടി-ചാനൽ ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ പ്രകടനത്തെ ബാധിക്കുന്നു;
- ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫയറുകൾ കാസ്കേഡ് ചെയ്യുമ്പോൾ, ASE നോയ്‌സ്, ഫൈബർ ഡിസ്പർഷൻ, നോൺലീനിയർ ഇഫക്റ്റുകൾ എന്നിവയുടെ ഫലങ്ങൾ അടിഞ്ഞുകൂടും.
ആപ്ലിക്കേഷനിലും സിസ്റ്റം ഡിസൈനിലും ഈ പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഗണിക്കണം.
3. ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ സിസ്റ്റത്തിൽ ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫയറിന്റെ പ്രയോഗം
ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ ആശയവിനിമയ സംവിധാനത്തിൽ,ഫൈബർ ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫയർട്രാൻസ്മിഷൻ പവർ വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് ട്രാൻസ്മിറ്ററിന്റെ പവർ ബൂസ്റ്റ് ആംപ്ലിഫയറായി മാത്രമല്ല, സ്വീകരിക്കുന്ന സംവേദനക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന് റിസീവറിന്റെ പ്രീആംപ്ലിഫയറായും ഉപയോഗിക്കാം, കൂടാതെ പരമ്പരാഗത ഒപ്റ്റിക്കൽ-ഇലക്ട്രിക്കൽ-ഒപ്റ്റിക്കൽ റിപ്പീറ്ററിനെ മാറ്റിസ്ഥാപിക്കാനും ട്രാൻസ്മിഷൻ ദൂരം വർദ്ധിപ്പിക്കാനും ഓൾ-ഒപ്റ്റിക്കൽ ആശയവിനിമയം സാക്ഷാത്കരിക്കാനും കഴിയും.
ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ ആശയവിനിമയ സംവിധാനങ്ങളിൽ, പ്രക്ഷേപണ ദൂരത്തെ പരിമിതപ്പെടുത്തുന്ന പ്രധാന ഘടകങ്ങൾ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറിന്റെ നഷ്ടവും വിതരണവുമാണ്. ഒരു നാരോ-സ്പെക്ട്രം പ്രകാശ സ്രോതസ്സ് ഉപയോഗിക്കുമ്പോഴോ, പൂജ്യം-വിതരണ തരംഗദൈർഘ്യത്തിന് സമീപം പ്രവർത്തിക്കുമ്പോഴോ, ഫൈബർ വിതരണത്തിന്റെ സ്വാധീനം ചെറുതാണ്. ഓരോ റിലേ സ്റ്റേഷനിലും പൂർണ്ണമായ സിഗ്നൽ ടൈമിംഗ് റീജനറേഷൻ (3R റിലേ) നടത്തേണ്ട ആവശ്യമില്ല. ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫയർ (1R റിലേ) ഉപയോഗിച്ച് ഒപ്റ്റിക്കൽ സിഗ്നലിനെ നേരിട്ട് വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ ഇത് മതിയാകും. ദീർഘദൂര ട്രങ്ക് സിസ്റ്റങ്ങളിൽ മാത്രമല്ല, ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ വിതരണ ശൃംഖലകളിലും, പ്രത്യേകിച്ച് WDM സിസ്റ്റങ്ങളിൽ, ഒന്നിലധികം ചാനലുകൾ ഒരേസമയം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫയറുകൾ ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയും.
1) ട്രങ്ക് ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ സിസ്റ്റങ്ങളിൽ ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫയറുകളുടെ പ്രയോഗം
ട്രങ്ക് ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ സിസ്റ്റത്തിൽ ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫയറിന്റെ പ്രയോഗത്തിന്റെ ഒരു സ്കീമാറ്റിക് ഡയഗ്രമാണ് ചിത്രം 2. (എ) ട്രാൻസ്മിറ്ററിന്റെ പവർ ബൂസ്റ്റ് ആംപ്ലിഫയറും റിസീവറിന്റെ പ്രീആംപ്ലിഫയറുമായി ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫയർ ഉപയോഗിക്കുന്നതായി ചിത്രം കാണിക്കുന്നു, അങ്ങനെ നോൺ-റിലേ ദൂരം ഇരട്ടിയാകുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, EDFA സ്വീകരിച്ച്, സിസ്റ്റം ട്രാൻസ്മിഷൻ 1.8Gb/s ദൂരം 120km ൽ നിന്ന് 250km ആയി വർദ്ധിക്കുകയോ 400km വരെ എത്തുകയോ ചെയ്യുന്നു. ചിത്രം 2 (b)-(d) മൾട്ടി-റിലേ സിസ്റ്റങ്ങളിൽ ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫയറുകളുടെ പ്രയോഗമാണ്; ചിത്രം (b) പരമ്പരാഗത 3R റിലേ മോഡാണ്; ചിത്രം (c) 3R റിപ്പീറ്ററുകളുടെയും ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫയറുകളുടെയും മിക്സഡ് റിലേ മോഡാണ്; ചിത്രം 2 (d) ഇത് ഒരു ഓൾ-ഒപ്റ്റിക്കൽ റിലേ മോഡാണ്; ഒരു ഓൾ-ഒപ്റ്റിക്കൽ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ സിസ്റ്റത്തിൽ, അതിൽ ടൈമിംഗും റീജനറേഷൻ സർക്യൂട്ടുകളും ഉൾപ്പെടുന്നില്ല, അതിനാൽ ഇത് ബിറ്റ്-ട്രാൻസ്പറന്റാണ്, കൂടാതെ "ഇലക്ട്രോണിക് ബോട്ടിൽ വിസ്കർ" നിയന്ത്രണവുമില്ല. രണ്ടറ്റത്തുമുള്ള അയയ്ക്കൽ, സ്വീകരിക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ മാറ്റിസ്ഥാപിക്കുന്നിടത്തോളം, കുറഞ്ഞ നിരക്കിൽ നിന്ന് ഉയർന്ന നിരക്കിലേക്ക് അപ്‌ഗ്രേഡ് ചെയ്യുന്നത് എളുപ്പമാണ്, കൂടാതെ ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫയർ മാറ്റിസ്ഥാപിക്കേണ്ടതില്ല.
2) ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ ഡിസ്ട്രിബ്യൂഷൻ നെറ്റ്‌വർക്കിൽ ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫയറിന്റെ പ്രയോഗം
ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫയറുകളുടെ (പ്രത്യേകിച്ച് EDFA) ഉയർന്ന പവർ ഔട്ട്പുട്ട് ഗുണങ്ങൾ ബ്രോഡ്‌ബാൻഡ് വിതരണ ശൃംഖലകളിൽ (ഉദാഹരണത്തിന്CATVനെറ്റ്‌വർക്കുകൾ). പരമ്പരാഗത CATV നെറ്റ്‌വർക്ക് കോക്‌സിയൽ കേബിൾ സ്വീകരിക്കുന്നു, ഇത് ഓരോ നൂറുകണക്കിന് മീറ്ററിലും വർദ്ധിപ്പിക്കേണ്ടതുണ്ട്, കൂടാതെ നെറ്റ്‌വർക്കിന്റെ സേവന ദൂരം ഏകദേശം 7 കിലോമീറ്ററാണ്. ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫയറുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ CATV നെറ്റ്‌വർക്കിന് വിതരണം ചെയ്ത ഉപയോക്താക്കളുടെ എണ്ണം വളരെയധികം വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ മാത്രമല്ല, നെറ്റ്‌വർക്ക് പാതയെ വളരെയധികം വികസിപ്പിക്കാനും കഴിയും. ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ/ഹൈബ്രിഡ് (HFC) വിതരണം രണ്ടിന്റെയും ശക്തികളെ ആകർഷിക്കുന്നുവെന്നും ശക്തമായ മത്സരശേഷി ഉണ്ടെന്നും സമീപകാല സംഭവവികാസങ്ങൾ തെളിയിച്ചിട്ടുണ്ട്.
35 ടിവി ചാനലുകളുടെ AM-VSB മോഡുലേഷനുള്ള ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ വിതരണ ശൃംഖലയുടെ ഒരു ഉദാഹരണമാണ് ചിത്രം 4. ട്രാൻസ്മിറ്ററിന്റെ പ്രകാശ സ്രോതസ്സ് DFB-LD ആണ്, അതിന്റെ തരംഗദൈർഘ്യം 1550nm ഉം ഔട്ട്പുട്ട് പവർ 3.3dBm ഉം ആണ്. പവർ ഡിസ്ട്രിബ്യൂഷൻ ആംപ്ലിഫയറായി 4-ലെവൽ EDFA ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ, അതിന്റെ ഇൻപുട്ട് പവർ ഏകദേശം -6dBm ഉം അതിന്റെ ഔട്ട്പുട്ട് പവർ ഏകദേശം 13dBm ഉം ആണ്. ഒപ്റ്റിക്കൽ റിസീവർ സെൻസിറ്റിവിറ്റി -9.2d Bm. 4 ലെവൽ വിതരണത്തിന് ശേഷം, മൊത്തം ഉപയോക്താക്കളുടെ എണ്ണം 4.2 ദശലക്ഷത്തിലെത്തി, നെറ്റ്‌വർക്ക് പാത്ത് പതിനായിരക്കണക്കിന് കിലോമീറ്ററുകളിൽ കൂടുതലാണ്. പരിശോധനയുടെ വെയ്റ്റഡ് സിഗ്നൽ-ടു-നോയ്‌സ് അനുപാതം 45dB-ൽ കൂടുതലായിരുന്നു, കൂടാതെ EDFA CSO-യിൽ കുറവുണ്ടാക്കിയില്ല.
പോസ്റ്റ് സമയം: ഏപ്രിൽ-23-2023