ఆప్టికల్ ఫైబర్ కమ్యూనికేషన్ రంగంలో ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్లు

ఆప్టికల్ ఫైబర్ కమ్యూనికేషన్ రంగంలో ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్లు

An ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ఆప్టికల్ సిగ్నల్స్‌ను విస్తరించే ఒక పరికరం. ఆప్టికల్ ఫైబర్ కమ్యూనికేషన్ రంగంలో, ఇది ప్రధానంగా ఈ క్రింది పాత్రలను పోషిస్తుంది: 1. ఆప్టికల్ పవర్‌ను మెరుగుపరచడం మరియు విస్తరించడం. ఆప్టికల్ ట్రాన్స్‌మిటర్ యొక్క ఫ్రంట్ ఎండ్‌లో ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్‌ను ఉంచడం ద్వారా, ఫైబర్‌లోకి ప్రవేశించే ఆప్టికల్ పవర్‌ను పెంచవచ్చు. 2. ఆన్‌లైన్ రిలే యాంప్లిఫికేషన్, ఆప్టికల్ ఫైబర్ కమ్యూనికేషన్ సిస్టమ్స్‌లో ఇప్పటికే ఉన్న రిపీటర్‌ల స్థానంలో దీనిని ఉపయోగించడం; 3. ప్రీయాంప్లిఫికేషన్: స్వీకరించే చివరన ఉన్న ఫోటోడిటెక్టర్‌కు ముందు, స్వీకరించే సున్నితత్వాన్ని పెంచడానికి బలహీనమైన కాంతి సిగ్నల్‌ను ప్రీ-యాంప్లిఫై చేయడం.

ప్రస్తుతం, ఆప్టికల్ ఫైబర్ కమ్యూనికేషన్‌లో ఉపయోగించే ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్‌లు ప్రధానంగా ఈ క్రింది రకాలను కలిగి ఉంటాయి: 1. సెమీకండక్టర్ ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ (SOA ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్)/సెమీకండక్టర్ లేజర్ యాంప్లిఫైయర్ (SLA ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్); 2. రేర్ ఎర్త్-డోప్డ్ ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్లు, ఉదాహరణకు బైట్-డోప్డ్ ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్లు (EDFA ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్), మొదలైనవి. 3. ఫైబర్ రామన్ యాంప్లిఫైయర్‌లు మొదలైన నాన్-లీనియర్ ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్‌లు. వాటి గురించి వరుసగా కింద క్లుప్తంగా పరిచయం చేయబడింది.

1. సెమీకండక్టర్ ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్‌లు: విభిన్న అనువర్తన పరిస్థితులలో మరియు విభిన్న ఎండ్ ఫేస్ రిఫ్లెక్టెన్స్‌తో, సెమీకండక్టర్ లేజర్‌లు వివిధ రకాల సెమీకండక్టర్ ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్‌లను ఉత్పత్తి చేయగలవు. ఒకవేళ సెమీకండక్టర్ లేజర్ యొక్క డ్రైవింగ్ కరెంట్ దాని థ్రెషోల్డ్ కంటే తక్కువగా ఉంటే, అంటే లేజర్ ఉత్పత్తి కాకపోతే, ఆ సమయంలో ఒక ఆప్టికల్ సిగ్నల్ ఒక చివరకు ఇన్‌పుట్ చేయబడుతుంది. ఈ ఆప్టికల్ సిగ్నల్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ లేజర్ యొక్క స్పెక్ట్రల్ సెంటర్‌కు దగ్గరగా ఉన్నంత వరకు, అది యాంప్లిఫై చేయబడి మరొక చివర నుండి అవుట్‌పుట్ చేయబడుతుంది. ఈ రకమైనసెమీకండక్టర్ ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్దీనిని ఫాబ్రీ-పెరో రకం ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ (FP-SLA) అని అంటారు. లేజర్‌కు థ్రెషోల్డ్ కంటే ఎక్కువ బయాస్ ఇచ్చినప్పుడు, ఒక చివర నుండి ఇన్‌పుట్‌గా వచ్చే బలహీనమైన సింగిల్-మోడ్ ఆప్టికల్ సిగ్నల్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ, మల్టీమోడ్ లేజర్ యొక్క స్పెక్ట్రమ్ పరిధిలో ఉన్నంత వరకు, ఆ ఆప్టికల్ సిగ్నల్ విస్తరించబడి ఒక నిర్దిష్ట మోడ్‌కు లాక్ చేయబడుతుంది. ఈ రకమైన ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్‌ను ఇంజెక్షన్-లాక్డ్ రకం యాంప్లిఫైయర్ (IL-SLA) అని అంటారు. ఒక సెమీకండక్టర్ లేజర్ యొక్క రెండు చివర్లకు మిర్రర్ కోటింగ్ లేదా యాంటీ-రిఫ్లెక్షన్ ఫిల్మ్ పొరను ఎవాపరేట్ చేసినప్పుడు, దాని ఎమిసివిటీ చాలా తక్కువగా ఉండి, ఫాబ్రీ-పెరో రెసొనెంట్ కావిటీని ఏర్పరచలేనప్పుడు, ఆప్టికల్ సిగ్నల్ యాక్టివ్ వేవ్‌గైడ్ పొర గుండా వెళ్ళినప్పుడు, అది ప్రయాణిస్తున్నప్పుడే విస్తరించబడుతుంది. అందువల్ల, ఈ రకమైన ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్‌ను ట్రావెలింగ్ వేవ్ రకం ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ (TW-SLA) అని అంటారు, మరియు దాని నిర్మాణం కింది చిత్రంలో చూపబడింది. ట్రావెలింగ్ వేవ్ రకం ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క బ్యాండ్‌విడ్త్, ఫాబ్రీ-పెరోట్ రకం యాంప్లిఫైయర్ కంటే మూడు రెట్లు అధికంగా ఉండటం మరియు దాని 3dB బ్యాండ్‌విడ్త్ 10THz వరకు చేరగలగడం వల్ల, ఇది వివిధ ఫ్రీక్వెన్సీల ఆప్టికల్ సిగ్నల్స్‌ను విస్తరించగలదు మరియు ఇది అత్యంత ఆశాజనకమైన ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్.

2. బైట్-డోప్డ్ ఫైబర్ యాంప్లిఫయర్: ఇది మూడు భాగాలను కలిగి ఉంటుంది: మొదటిది కొన్ని మీటర్ల నుండి పదుల మీటర్ల పొడవు గల డోప్డ్ ఫైబర్. ఈ మలినాలు ప్రధానంగా రేర్ ఎర్త్ అయాన్లు, ఇవి లేజర్ యాక్టివేషన్ మెటీరియల్‌ను ఏర్పరుస్తాయి; రెండవది లేజర్ పంప్ సోర్స్, ఇది కాంతి విస్తరణను సాధించడానికి డోప్డ్ రేర్ ఎర్త్ అయాన్లను ఉత్తేజపరిచేందుకు తగిన తరంగదైర్ఘ్యాల శక్తిని అందిస్తుంది. మూడవది కప్లర్, ఇది పంప్ లైట్ మరియు సిగ్నల్ లైట్‌లను డోప్డ్ ఆప్టికల్ ఫైబర్ యాక్టివేటింగ్ మెటీరియల్‌లోకి జతచేయడానికి వీలు కల్పిస్తుంది. ఫైబర్ యాంప్లిఫయర్ యొక్క పని సూత్రం సాలిడ్-స్టేట్ లేజర్ మాదిరిగానే ఉంటుంది. ఇది లేజర్-యాక్టివేటెడ్ మెటీరియల్‌లో విలోమ కణ సంఖ్య పంపిణీ స్థితిని కలిగిస్తుంది మరియు ప్రేరిత వికిరణాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. స్థిరమైన కణ సంఖ్య విలోమ పంపిణీ స్థితిని సృష్టించడానికి, ఆప్టికల్ పరివర్తనలో రెండు కంటే ఎక్కువ శక్తి స్థాయిలు పాల్గొనాలి, సాధారణంగా మూడు-స్థాయి మరియు నాలుగు-స్థాయి వ్యవస్థలు, పంప్ సోర్స్ నుండి నిరంతర శక్తి సరఫరాతో ఉంటాయి. శక్తిని సమర్థవంతంగా అందించడానికి, పంప్ ఫోటాన్ యొక్క తరంగదైర్ఘ్యం లేజర్ ఫోటాన్ కంటే తక్కువగా ఉండాలి, అంటే పంప్ ఫోటాన్ యొక్క శక్తి లేజర్ ఫోటాన్ కంటే ఎక్కువగా ఉండాలి. అంతేకాకుండా, రెసొనెంట్ కావిటీ ఒక పాజిటివ్ ఫీడ్‌బ్యాక్‌ను ఏర్పరుస్తుంది, తద్వారా ఒక లేజర్ యాంప్లిఫైయర్‌ను ఏర్పరచవచ్చు.

3. నాన్-లీనియర్ ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్‌లు: నాన్-లీనియర్ ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్‌లు మరియు ఎర్బియం ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్‌లు రెండూ ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్‌ల వర్గంలోకి వస్తాయి. అయితే, మొదటిది క్వార్ట్జ్ ఫైబర్‌ల యొక్క నాన్-లీనియర్ ప్రభావాన్ని ఉపయోగించుకుంటుంది, కాగా రెండవది యాక్టివ్ మీడియాపై పనిచేయడానికి ఎర్బియం-డోప్డ్ క్వార్ట్జ్ ఫైబర్‌లను ఉపయోగిస్తుంది. సాధారణ క్వార్ట్జ్ ఆప్టికల్ ఫైబర్‌లు తగిన తరంగదైర్ఘ్యాల యొక్క బలమైన పంప్ కాంతి చర్య కింద, స్టిమ్యులేటెడ్ రామన్ స్కాటరింగ్ (SRS), స్టిమ్యులేటెడ్ బ్రిల్లూయిన్ స్కాటరింగ్ (SBS), మరియు ఫోర్-వేవ్ మిక్సింగ్ ఎఫెక్ట్స్ వంటి బలమైన నాన్-లీనియర్ ప్రభావాలను ఉత్పత్తి చేస్తాయి. పంప్ కాంతితో పాటు సిగ్నల్ ఆప్టికల్ ఫైబర్ గుండా ప్రసారం చేయబడినప్పుడు, సిగ్నల్ కాంతిని విస్తరించవచ్చు. ఈ విధంగా, అవి ఫైబర్ రామన్ యాంప్లిఫైయర్‌లు (FRA), బ్రిల్లూయిన్ యాంప్లిఫైయర్‌లు (FBA), మరియు పారామెట్రిక్ యాంప్లిఫైయర్‌లను ఏర్పరుస్తాయి, ఇవన్నీ డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్‌లే.

సారాంశం: అన్ని ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్‌ల సాధారణ అభివృద్ధి దిశ అధిక గెయిన్, అధిక అవుట్‌పుట్ పవర్ మరియు తక్కువ నాయిస్ ఫిగర్.