1. નું વર્ગીકરણFiberAએમપ્લીફાયર
ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયરના ત્રણ મુખ્ય પ્રકારો છે:
(1) સેમિકન્ડક્ટર ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર (SOA, સેમિકન્ડક્ટર ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર);
(2) ઓપ્ટિકલ ફાઈબર એમ્પ્લીફાયર જે દુર્લભ પૃથ્વી તત્વો (એર્બિયમ Er, થુલિયમ Tm, praseodymium Pr, રુબિડિયમ Nd, વગેરે), મુખ્યત્વે એર્બિયમ-ડોપેડ ફાઈબર એમ્પ્લીફાયર (EDFA), તેમજ થુલિયમ-ડોપેડ ફાઇબર એમ્પ્લીફાયર (TDFA) અને praseodymium-doped ફાઇબર એમ્પ્લીફાયર (PDFA), વગેરે.
(3) નોનલાઈનિયર ફાઈબર એમ્પ્લીફાયર, મુખ્યત્વે ફાઈબર રમન એમ્પ્લીફાયર (FRA, ફાઈબર રમન એમ્પ્લીફાયર). આ ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર્સની મુખ્ય કામગીરીની સરખામણી કોષ્ટકમાં બતાવવામાં આવી છે
EDFA (એર્બિયમ ડોપેડ ફાઇબર એમ્પ્લીફાયર)
દુર્લભ પૃથ્વી તત્વો (જેમ કે Nd, Er, Pr, Tm, વગેરે) સાથે ક્વાર્ટઝ ફાઇબરને ડોપ કરીને બહુ-સ્તરીય લેસર સિસ્ટમની રચના કરી શકાય છે અને પંપ લાઇટની ક્રિયા હેઠળ ઇનપુટ સિગ્નલ લાઇટ સીધી રીતે વિસ્તૃત થાય છે. યોગ્ય પ્રતિસાદ આપ્યા પછી, ફાઇબર લેસર રચાય છે. Nd-doped ફાઇબર એમ્પ્લીફાયરની કાર્યકારી તરંગલંબાઇ 1060nm અને 1330nm છે અને ફાઇબર ઓપ્ટિક કોમ્યુનિકેશનના શ્રેષ્ઠ સિંક પોર્ટમાંથી વિચલન અને અન્ય કારણોસર તેનો વિકાસ અને ઉપયોગ મર્યાદિત છે. EDFA અને PDFA ની ઓપરેટિંગ તરંગલંબાઇ અનુક્રમે ઓપ્ટિકલ ફાઇબર કમ્યુનિકેશનની સૌથી ઓછી ખોટ (1550nm) અને શૂન્ય ડિસ્પરશન તરંગલંબાઇ (1300nm)ની વિંડોમાં છે, અને TDFA S-band માં કાર્ય કરે છે, જે ઓપ્ટિકલ ફાઇબર કમ્યુનિકેશન સિસ્ટમ એપ્લિકેશન્સ માટે ખૂબ જ યોગ્ય છે. . ખાસ કરીને EDFA, સૌથી ઝડપી વિકાસ, વ્યવહારુ રહ્યું છે.
આPEDFA ના સિદ્ધાંત
EDFA નું મૂળભૂત માળખું આકૃતિ 1(a) માં બતાવવામાં આવ્યું છે, જે મુખ્યત્વે સક્રિય માધ્યમ (એર્બિયમ-ડોપેડ સિલિકા ફાઇબર લગભગ દસેક મીટર લાંબા, 3-5 માઇક્રોનનો કોર વ્યાસ અને ડોપિંગ સાંદ્રતા (25) થી બનેલો છે. -1000)x10-6), પંપ પ્રકાશ સ્ત્રોત (990 અથવા 1480nm LD), ઓપ્ટિકલ કપ્લર અને ઓપ્ટિકલ આઇસોલેટર. સિગ્નલ લાઇટ અને પંપ લાઇટ એર્બિયમ ફાઇબરમાં સમાન દિશામાં (કોડાયરેક્શનલ પમ્પિંગ), વિરુદ્ધ દિશાઓ (રિવર્સ પમ્પિંગ) અથવા બંને દિશાઓ (દ્વિદિશ પમ્પિંગ) માં પ્રચાર કરી શકે છે. જ્યારે સિગ્નલ લાઇટ અને પંપ લાઇટને એર્બિયમ ફાઇબરમાં એક જ સમયે ઇન્જેક્ટ કરવામાં આવે છે, ત્યારે એર્બિયમ આયનો પંપ લાઇટ (આકૃતિ 1 (b), ત્રણ-સ્તરની સિસ્ટમ) ની ક્રિયા હેઠળ ઉચ્ચ ઊર્જા સ્તર પર ઉત્તેજિત થાય છે. અને મેટાસ્ટેબલ ઉર્જા સ્તર પર ઝડપથી ક્ષીણ થઈ જાય છે, જ્યારે તે ઘટના સિગ્નલ લાઇટની ક્રિયા હેઠળ જમીનની સ્થિતિમાં પાછી આવે છે, ત્યારે તે સિગ્નલ લાઇટને અનુરૂપ ફોટોનનું ઉત્સર્જન કરે છે, જેથી સિગ્નલ વિસ્તૃત થાય છે. આકૃતિ 1 (c) એ તેનું એમ્પ્લીફાઇડ સ્વયંસ્ફુરિત ઉત્સર્જન (ASE) સ્પેક્ટ્રમ છે જેમાં મોટી બેન્ડવિડ્થ (20-40nm સુધી) અને અનુક્રમે 1530nm અને 1550nmને અનુરૂપ બે શિખરો છે.
EDFA ના મુખ્ય ફાયદાઓ ઉચ્ચ લાભ, મોટી બેન્ડવિડ્થ, ઉચ્ચ આઉટપુટ પાવર, ઉચ્ચ પંપ કાર્યક્ષમતા, નિમ્ન નિવેશ નુકશાન અને ધ્રુવીકરણ સ્થિતિ પ્રત્યે અસંવેદનશીલતા છે.
2. ફાઇબર ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર સાથે સમસ્યાઓ
જો કે ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર (ખાસ કરીને EDFA) ના ઘણા ઉત્કૃષ્ટ ફાયદાઓ છે, તે એક આદર્શ એમ્પ્લીફાયર નથી. સિગ્નલના SNR ને ઘટાડતા વધારાના અવાજ ઉપરાંત, કેટલીક અન્ય ખામીઓ છે, જેમ કે:
- એમ્પ્લીફાયર બેન્ડવિડ્થની અંદર ગેઈન સ્પેક્ટ્રમની અસમાનતા મલ્ટિ-ચેનલ એમ્પ્લીફિકેશન કામગીરીને અસર કરે છે;
- જ્યારે ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયરને કાસ્કેડ કરવામાં આવે છે, ત્યારે ASE અવાજ, ફાઇબર વિખેરવાની અને બિનરેખીય અસરોની અસરો એકઠા થશે.
આ મુદ્દાઓને એપ્લિકેશન અને સિસ્ટમ ડિઝાઇનમાં ધ્યાનમાં લેવા જોઈએ.
3. ઓપ્ટિકલ ફાઇબર કોમ્યુનિકેશન સિસ્ટમમાં ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયરની એપ્લિકેશન
ઓપ્ટિકલ ફાઈબર કોમ્યુનિકેશન સિસ્ટમમાં, ધફાઇબર ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયરટ્રાન્સમિશન પાવર વધારવા માટે માત્ર ટ્રાન્સમીટરના પાવર બૂસ્ટ એમ્પ્લીફાયર તરીકે જ નહીં, પણ રિસીવિંગ સેન્સિટિવિટીમાં સુધારો કરવા માટે રીસીવરના પ્રી-એમ્પ્લીફાયર તરીકે પણ ઉપયોગ કરી શકાય છે, અને ટ્રાન્સમિશનને વિસ્તારવા માટે પરંપરાગત ઓપ્ટિકલ-ઇલેક્ટ્રીકલ-ઓપ્ટિકલ રિપીટરને પણ બદલી શકે છે. અંતર અને ઓલ-ઓપ્ટિકલ સંચારનો અનુભવ કરો.
ઓપ્ટિકલ ફાઈબર કોમ્યુનિકેશન સિસ્ટમ્સમાં, ટ્રાન્સમિશન અંતરને મર્યાદિત કરતા મુખ્ય પરિબળો ઓપ્ટિકલ ફાઈબરની ખોટ અને વિખેરાઈ છે. સાંકડા-સ્પેક્ટ્રમ પ્રકાશ સ્ત્રોતનો ઉપયોગ કરીને, અથવા શૂન્ય-વિક્ષેપ તરંગલંબાઇની નજીક કામ કરીને, ફાઇબર વિખેરનો પ્રભાવ ઓછો હોય છે. આ સિસ્ટમને દરેક રિલે સ્ટેશન પર સંપૂર્ણ સિગ્નલ ટાઈમિંગ રિજનરેશન (3R રિલે) કરવાની જરૂર નથી. ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર (1R રિલે) સાથે ઓપ્ટિકલ સિગ્નલને સીધું વિસ્તૃત કરવા માટે તે પૂરતું છે. ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયરનો ઉપયોગ માત્ર લાંબા-અંતરની ટ્રંક સિસ્ટમમાં જ નહીં પરંતુ ઓપ્ટિકલ ફાઈબર ડિસ્ટ્રિબ્યુશન નેટવર્ક્સમાં પણ થઈ શકે છે, ખાસ કરીને WDM સિસ્ટમ્સમાં, એકસાથે બહુવિધ ચેનલોને વિસ્તૃત કરવા માટે.
1) ટ્રંક ઓપ્ટિકલ ફાઈબર કોમ્યુનિકેશન સિસ્ટમ્સમાં ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર્સની એપ્લિકેશન
ફિગ. 2 એ ટ્રંક ઓપ્ટિકલ ફાઇબર કમ્યુનિકેશન સિસ્ટમમાં ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયરની એપ્લિકેશનનો એક યોજનાકીય આકૃતિ છે. (a) ચિત્ર બતાવે છે કે ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયરનો ઉપયોગ ટ્રાન્સમીટરના પાવર બૂસ્ટ એમ્પ્લીફાયર અને રીસીવરના પ્રી-એમ્પ્લીફાયર તરીકે થાય છે જેથી નોન-રિલે અંતર બમણું થાય. ઉદાહરણ તરીકે, EDFA, સિસ્ટમ ટ્રાન્સમિશન અપનાવવું 1.8Gb/s નું અંતર 120km થી 250km સુધી વધે છે અથવા તો 400km સુધી પહોંચે છે. આકૃતિ 2 (b)-(d) એ મલ્ટી-રિલે સિસ્ટમ્સમાં ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયરનો ઉપયોગ છે; આકૃતિ (b) પરંપરાગત 3R રિલે મોડ છે; આકૃતિ (c) એ 3R રીપીટર અને ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયરનો મિશ્ર રીલે મોડ છે; આકૃતિ 2 (d) તે ઓલ-ઓપ્ટિકલ રિલે મોડ છે; ઓલ-ઓપ્ટિકલ કોમ્યુનિકેશન સિસ્ટમમાં, તેમાં સમય અને પુનર્જીવન સર્કિટનો સમાવેશ થતો નથી, તેથી તે બીટ-પારદર્શક છે, અને ત્યાં કોઈ "ઇલેક્ટ્રોનિક બોટલ વ્હિસ્કર" પ્રતિબંધ નથી. જ્યાં સુધી બંને છેડે મોકલવાના અને પ્રાપ્ત કરવાના સાધનોને બદલવામાં આવે ત્યાં સુધી, નીચા દરથી ઉચ્ચ દરમાં અપગ્રેડ કરવું સરળ છે, અને ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયરને બદલવાની જરૂર નથી.
2) ઓપ્ટિકલ ફાઇબર ડિસ્ટ્રિબ્યુશન નેટવર્કમાં ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયરની એપ્લિકેશન
ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર (ખાસ કરીને EDFA) ના ઉચ્ચ પાવર આઉટપુટ ફાયદા બ્રોડબેન્ડ વિતરણ નેટવર્કમાં ખૂબ જ ઉપયોગી છે (જેમ કેCATVનેટવર્ક્સ). પરંપરાગત CATV નેટવર્ક કોએક્સિયલ કેબલને અપનાવે છે, જેને દર કેટલાક સો મીટરે વિસ્તૃત કરવાની જરૂર છે, અને નેટવર્કની સેવા ત્રિજ્યા લગભગ 7km છે. ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયરનો ઉપયોગ કરીને ઓપ્ટિકલ ફાઈબર સીએટીવી નેટવર્ક માત્ર વિતરિત વપરાશકર્તાઓની સંખ્યામાં મોટા પ્રમાણમાં વધારો કરી શકે છે, પરંતુ નેટવર્ક પાથને પણ મોટા પ્રમાણમાં વિસ્તૃત કરી શકે છે. તાજેતરના વિકાસોએ દર્શાવ્યું છે કે ઓપ્ટિકલ ફાઈબર/હાઈબ્રિડ (HFC) નું વિતરણ બંનેની શક્તિઓને ખેંચે છે અને મજબૂત સ્પર્ધાત્મકતા ધરાવે છે.
આકૃતિ 4 એ ટીવીની 35 ચેનલોના AM-VSB મોડ્યુલેશન માટે ઓપ્ટિકલ ફાઇબર વિતરણ નેટવર્કનું ઉદાહરણ છે. ટ્રાન્સમીટરનો પ્રકાશ સ્ત્રોત 1550nm ની તરંગલંબાઇ અને 3.3dBm ની આઉટપુટ પાવર સાથે DFB-LD છે. પાવર ડિસ્ટ્રિબ્યુશન એમ્પ્લીફાયર તરીકે 4-સ્તરના EDFA નો ઉપયોગ કરીને, તેની ઇનપુટ પાવર લગભગ -6dBm છે, અને તેની આઉટપુટ પાવર લગભગ 13dBm છે. ઓપ્ટિકલ રીસીવર સંવેદનશીલતા -9.2d Bm. વિતરણના 4 સ્તરો પછી, વપરાશકર્તાઓની કુલ સંખ્યા 4.2 મિલિયન સુધી પહોંચી ગઈ છે, અને નેટવર્ક પાથ દસ કિલોમીટરથી વધુ છે. પરીક્ષણનો ભારિત સંકેત-થી-અવાજ ગુણોત્તર 45dB કરતા વધારે હતો, અને EDFA એ CSO માં ઘટાડો કર્યો ન હતો.
પોસ્ટ સમય: એપ્રિલ-23-2023