EDFA ఎర్బియం-డోప్డ్ ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క సూత్రం మరియు అనువర్తనం

సూత్రం మరియు అన్వయంEDFA ఎర్బియం-డోప్డ్ ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్

యొక్క ప్రాథమిక నిర్మాణంEDFA తెలుగు in లోఎర్బియం-డోప్డ్ ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్, ఇది ప్రధానంగా యాక్టివ్ మీడియం (డజన్ల కొద్దీ మీటర్ల పొడవు డోప్డ్ క్వార్ట్జ్ ఫైబర్, కోర్ వ్యాసం 3-5 మైక్రాన్లు, డోపింగ్ ఏకాగ్రత (25-1000)x10-6), పంప్ లైట్ సోర్స్ (990 లేదా 1480nm LD), ఆప్టికల్ కప్లర్ మరియు ఆప్టికల్ ఐసోలేటర్‌తో కూడి ఉంటుంది. సిగ్నల్ లైట్ మరియు పంప్ లైట్ ఎర్బియం ఫైబర్‌లో ఒకే దిశలో (కో-పంపింగ్), వ్యతిరేక దిశలో (రివర్స్ పంపింగ్) లేదా రెండు దిశలలో (బైడైరెక్షనల్ పంపింగ్) ప్రచారం చేయగలవు. సిగ్నల్ లైట్ మరియు పంప్ లైట్‌ను ఒకేసారి ఎర్బియం ఫైబర్‌లోకి ఇంజెక్ట్ చేసినప్పుడు, పంప్ లైట్ చర్యలో ఎర్బియం అయాన్ అధిక శక్తి స్థాయికి (మూడు-స్థాయి వ్యవస్థ) ఉత్తేజితమవుతుంది మరియు త్వరలో మెటాస్టేబుల్ స్థాయికి క్షీణిస్తుంది. సంఘటన సిగ్నల్ లైట్ చర్యలో అది భూమి స్థితికి తిరిగి వచ్చినప్పుడు, సిగ్నల్ లైట్‌కు సంబంధించిన ఫోటాన్ విడుదల అవుతుంది, తద్వారా సిగ్నల్ విస్తరించబడుతుంది. దీని యాంప్లిఫైడ్ స్పాంటేనియస్ ఎమిషన్ (ASE) స్పెక్ట్రం పెద్ద బ్యాండ్‌విడ్త్ (20-40nm వరకు) కలిగి ఉంటుంది మరియు వరుసగా 1530nm మరియు 1550nm లకు అనుగుణంగా రెండు శిఖరాలను కలిగి ఉంటుంది.

యొక్క ప్రధాన ప్రయోజనాలుEDFA యాంప్లిఫైయర్అధిక లాభం, పెద్ద బ్యాండ్‌విడ్త్, అధిక అవుట్‌పుట్ శక్తి, అధిక పంపింగ్ సామర్థ్యం, ​​తక్కువ చొప్పించే నష్టం మరియు ధ్రువణ స్థితులకు సున్నితత్వం లేకపోవడం.

ఎర్బియం-డోప్డ్ ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క పని సూత్రం

ఎర్బియం-డోప్డ్ ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్ (EDFA ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్) ప్రధానంగా ఎర్బియం-డోప్డ్ ఫైబర్ (సుమారు 10-30మీ పొడవు) మరియు పంప్ లైట్ సోర్స్‌తో కూడి ఉంటుంది. పని సూత్రం ఏమిటంటే, ఎర్బియం-డోప్డ్ ఫైబర్ పంప్ చేయబడిన కాంతి మూలం (తరంగదైర్ఘ్యం 980nm లేదా 1480nm) చర్యలో ఉత్తేజిత రేడియేషన్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది మరియు ఇన్‌పుట్ లైట్ సిగ్నల్ మార్పుతో రేడియేటెడ్ కాంతి మారుతుంది, ఇది ఇన్‌పుట్ లైట్ సిగ్నల్‌ను విస్తరించడానికి సమానం. ఎర్బియం-డోప్డ్ ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క లాభం సాధారణంగా 15-40db అని మరియు రిలే దూరాన్ని 100km కంటే ఎక్కువ పెంచవచ్చని ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి. కాబట్టి, ప్రజలు అడగకుండా ఉండలేరు: కాంతి తరంగాల తీవ్రతను పెంచడానికి ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్‌లో డోప్డ్ ఎర్బియంను ఉపయోగించాలని శాస్త్రవేత్తలు ఎందుకు అనుకున్నారు? ఎర్బియం ఒక అరుదైన భూమి మూలకం అని మనకు తెలుసు మరియు అరుదైన భూమి మూలకాలు వాటి ప్రత్యేక నిర్మాణ లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి. ఆప్టికల్ పరికరాల పనితీరును మెరుగుపరచడానికి ఆప్టికల్ పరికరాలలో అరుదైన భూమి మూలకాలను డోపింగ్ చేయడం చాలా కాలంగా ఉపయోగించబడుతోంది, కాబట్టి ఇది ప్రమాదవశాత్తు కారకం కాదు. అదనంగా, పంప్ కాంతి మూలం యొక్క తరంగదైర్ఘ్యం 980nm లేదా 1480nm వద్ద ఎందుకు ఎంచుకోబడింది?వాస్తవానికి, పంప్ కాంతి మూలం యొక్క తరంగదైర్ఘ్యం 520nm, 650nm, 980nm మరియు 1480nm కావచ్చు, కానీ అభ్యాసం 1480nm పంప్ కాంతి మూలం లేజర్ సామర్థ్యం యొక్క తరంగదైర్ఘ్యం అత్యధికమని, తరువాత 980nm పంప్ కాంతి మూలం యొక్క తరంగదైర్ఘ్యం ఉంటుందని నిరూపించింది.

భౌతిక నిర్మాణం

ఎర్బియం-డోప్డ్ ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్ (EDFA ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్) యొక్క ప్రాథమిక నిర్మాణం. ఇన్‌పుట్ ఎండ్ మరియు అవుట్‌పుట్ ఎండ్ వద్ద ఒక ఐసోలేటర్ ఉంది, దీని ఉద్దేశ్యం ఆప్టికల్ సిగ్నల్‌ను వన్-వే ట్రాన్స్‌మిషన్ చేయడం. పంప్ ఎక్సైటర్ 980nm లేదా 1480nm తరంగదైర్ఘ్యం కలిగి ఉంటుంది మరియు శక్తిని అందించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. కప్లర్ యొక్క విధి ఏమిటంటే, ఇన్‌పుట్ ఆప్టికల్ సిగ్నల్ మరియు పంప్ లైట్‌ను ఎర్బియం-డోప్డ్ ఫైబర్‌లోకి జత చేయడం మరియు ఇన్‌పుట్ ఆప్టికల్ సిగ్నల్ యొక్క శక్తి విస్తరణను గ్రహించడానికి ఎర్బియం-డోప్డ్ ఫైబర్ చర్య ద్వారా పంప్ లైట్ యొక్క శక్తిని ఇన్‌పుట్ ఆప్టికల్ సిగ్నల్‌కు బదిలీ చేయడం. అధిక అవుట్‌పుట్ ఆప్టికల్ పవర్ మరియు తక్కువ శబ్ద సూచికను పొందడానికి, ఆచరణలో ఉపయోగించే ఎర్బియం-డోప్డ్ ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్ ఒకదానికొకటి వేరుచేయడానికి మధ్యలో ఐసోలేటర్‌లతో రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ పంప్ మూలాల నిర్మాణాన్ని స్వీకరిస్తుంది. విస్తృత మరియు చదునైన గెయిన్ కర్వ్‌ను పొందడానికి, గెయిన్ ఫ్లాటెనింగ్ ఫిల్టర్ జోడించబడుతుంది.

EDFA ఐదు ప్రధాన భాగాలను కలిగి ఉంటుంది: ఎర్బియం-డోప్డ్ ఫైబర్ (EDF), ఆప్టికల్ కప్లర్ (WDM), ఆప్టికల్ ఐసోలేటర్ (ISO), ఆప్టికల్ ఫిల్టర్ మరియు పంపింగ్ సప్లై. సాధారణంగా ఉపయోగించే పంప్ మూలాల్లో 980nm మరియు 1480nm ఉన్నాయి, మరియు ఈ రెండు పంప్ మూలాలు అధిక పంపింగ్ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి మరియు ఎక్కువగా ఉపయోగించబడతాయి. 980nm పంప్ లైట్ సోర్స్ శబ్ద గుణకం తక్కువగా ఉంటుంది; 1480nm పంప్ లైట్ సోర్స్ అధిక పంపింగ్ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది మరియు పెద్ద అవుట్‌పుట్ శక్తిని పొందగలదు (980nm పంప్ లైట్ సోర్స్ కంటే దాదాపు 3dB ఎక్కువ).

ప్రయోజనం

1. ఆపరేటింగ్ తరంగదైర్ఘ్యం సింగిల్-మోడ్ ఫైబర్ యొక్క కనీస అటెన్యుయేషన్ విండోకు అనుగుణంగా ఉంటుంది.

2. అధిక కలపడం సామర్థ్యం. ఇది ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్ కాబట్టి, ట్రాన్స్‌మిషన్ ఫైబర్‌తో కలపడం సులభం.

3. అధిక శక్తి మార్పిడి సామర్థ్యం. EDF యొక్క కోర్ ట్రాన్స్మిషన్ ఫైబర్ కంటే చిన్నది, మరియు సిగ్నల్ లైట్ మరియు పంప్ లైట్ EDFలో ఒకేసారి ప్రసారం చేయబడతాయి, కాబట్టి ఆప్టికల్ సామర్థ్యం చాలా కేంద్రీకృతమై ఉంటుంది. ఇది కాంతి మరియు గెయిన్ మీడియం Er అయాన్ మధ్య పరస్పర చర్యను చాలా పూర్తి చేస్తుంది, ఎర్బియం-డోప్డ్ ఫైబర్ యొక్క తగిన పొడవుతో కలిపి ఉంటుంది, కాబట్టి కాంతి శక్తి యొక్క మార్పిడి సామర్థ్యం ఎక్కువగా ఉంటుంది.

4. అధిక లాభం, తక్కువ శబ్ద సూచిక, పెద్ద అవుట్‌పుట్ శక్తి, ఛానెల్‌ల మధ్య తక్కువ క్రాస్‌స్టాక్.

5. స్థిరమైన లాభ లక్షణాలు: EDFA ఉష్ణోగ్రతకు సున్నితంగా ఉండదు మరియు లాభానికి ధ్రువణతతో తక్కువ సంబంధం ఉంది.

6. లాభం లక్షణం సిస్టమ్ బిట్ రేట్ మరియు డేటా ఫార్మాట్‌తో సంబంధం లేకుండా ఉంటుంది.

లోపం

1. నాన్ లీనియర్ ఎఫెక్ట్: EDFA ఫైబర్‌లోకి ఇంజెక్ట్ చేయబడిన ఆప్టికల్ పవర్‌ను పెంచడం ద్వారా ఆప్టికల్ పవర్‌ను పెంచుతుంది, కానీ ఎంత పెద్దదైతే అంత మంచిది. ఆప్టికల్ పవర్ కొంతవరకు పెరిగినప్పుడు, ఆప్టికల్ ఫైబర్ యొక్క నాన్ లీనియర్ ఎఫెక్ట్ ఉత్పత్తి అవుతుంది. అందువల్ల, ఆప్టికల్ ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్‌లను ఉపయోగిస్తున్నప్పుడు, సింగిల్-ఛానల్ ఇన్‌కమింగ్ ఫైబర్ ఆప్టికల్ పవర్‌ను నియంత్రించే విలువపై దృష్టి పెట్టాలి.

2. గెయిన్ తరంగదైర్ఘ్యం పరిధి స్థిరంగా ఉంటుంది: C-బ్యాండ్ EDFA యొక్క పని తరంగదైర్ఘ్యం పరిధి 1530nm~1561nm; L-బ్యాండ్ EDFA యొక్క పని తరంగదైర్ఘ్యం పరిధి 1565nm~1625nm.

3. అసమాన గెయిన్ బ్యాండ్‌విడ్త్: EDFA ఎర్బియం-డోప్డ్ ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క గెయిన్ బ్యాండ్‌విడ్త్ చాలా వెడల్పుగా ఉంటుంది, కానీ EDF యొక్క గెయిన్ స్పెక్ట్రం ఫ్లాట్ కాదు. WDM సిస్టమ్‌లో గెయిన్‌ను ఫ్లాటెన్ చేయడానికి గెయిన్ ఫ్లాటెనింగ్ ఫిల్టర్‌ను తప్పనిసరిగా స్వీకరించాలి.

4. కాంతి ఉప్పెన సమస్య: కాంతి మార్గం సాధారణంగా ఉన్నప్పుడు, పంప్ లైట్ ద్వారా ఉత్తేజితమయ్యే ఎర్బియం అయాన్లు సిగ్నల్ లైట్ ద్వారా తీసుకువెళతాయి, తద్వారా సిగ్నల్ లైట్ యొక్క విస్తరణ పూర్తవుతుంది. ఇన్‌పుట్ లైట్ కత్తిరించబడితే, మెటాస్టేబుల్ ఎర్బియం అయాన్లు పేరుకుపోతూనే ఉంటాయి కాబట్టి, సిగ్నల్ లైట్ ఇన్‌పుట్ పునరుద్ధరించబడిన తర్వాత, శక్తి జంప్ అవుతుంది, ఫలితంగా కాంతి ఉప్పెన ఏర్పడుతుంది.

5. ఆప్టికల్ సర్జ్‌కు పరిష్కారం EDFAలో ఆటోమేటిక్ ఆప్టికల్ పవర్ రిడక్షన్ (APR) లేదా ఆటోమేటిక్ ఆప్టికల్ పవర్ ఆఫ్ (APSD) ఫంక్షన్‌ను గ్రహించడం, అంటే, ఇన్‌పుట్ లైట్ లేనప్పుడు EDFA స్వయంచాలకంగా పవర్‌ను తగ్గిస్తుంది లేదా స్వయంచాలకంగా పవర్‌ను ఆపివేస్తుంది, తద్వారా సర్జ్ దృగ్విషయం సంభవించడాన్ని అణిచివేస్తుంది.

అప్లికేషన్ మోడ్

1. బూస్టర్ వేవ్ తర్వాత బహుళ తరంగదైర్ఘ్య సంకేతాల శక్తిని పెంచడానికి మరియు తరువాత వాటిని ప్రసారం చేయడానికి బూస్టర్ యాంప్లిఫైయర్ ఉపయోగించబడుతుంది. బూస్టర్ వేవ్ తర్వాత సిగ్నల్ శక్తి సాధారణంగా పెద్దదిగా ఉంటుంది కాబట్టి, పవర్ యాంప్లిఫైయర్ యొక్క శబ్ద సూచిక మరియు లాభం చాలా ఎక్కువగా ఉండవు. సాపేక్షంగా పెద్ద అవుట్‌పుట్ శక్తిని కలిగి ఉంటుంది.

2. పవర్ యాంప్లిఫైయర్ తర్వాత లైన్-యాంప్లిఫైయర్, లైన్ ట్రాన్స్మిషన్ నష్టాన్ని కాలానుగుణంగా భర్తీ చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది, సాధారణంగా సాపేక్షంగా చిన్న శబ్ద సూచిక మరియు పెద్ద అవుట్‌పుట్ ఆప్టికల్ శక్తి అవసరం.

3. ప్రీ-యాంప్లిఫైయర్: స్ప్లిటర్ ముందు మరియు లైన్ యాంప్లిఫైయర్ తర్వాత, ఇది సిగ్నల్‌ను విస్తరించడానికి మరియు రిసీవర్ యొక్క సున్నితత్వాన్ని మెరుగుపరచడానికి ఉపయోగించబడుతుంది (ఆప్టికల్ సిగ్నల్-టు-నాయిస్ రేషియో (OSNR) అవసరాలను తీర్చినట్లయితే, పెద్ద ఇన్‌పుట్ పవర్ రిసీవర్ యొక్క శబ్దాన్ని అణచివేయగలదు మరియు స్వీకరించే సున్నితత్వాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది), మరియు శబ్ద సూచిక చాలా తక్కువగా ఉంటుంది. అవుట్‌పుట్ శక్తిపై గొప్ప అవసరం లేదు.