ऑप्टिकल फाइबर संचार के क्षेत्र में ऑप्टिकल एम्पलीफायर

ऑप्टिकल फाइबर संचार के क्षेत्र में ऑप्टिकल एम्पलीफायर

An ऑप्टिकल एम्पलीफायरऑप्टिकल सिग्नल को बढ़ाने वाला उपकरण है। ऑप्टिकल फाइबर संचार के क्षेत्र में, यह मुख्य रूप से निम्नलिखित भूमिकाएँ निभाता है: 1. ऑप्टिकल पावर को बढ़ाना और बढ़ाना। ऑप्टिकल ट्रांसमीटर के सामने के सिरे पर ऑप्टिकल एम्पलीफायर लगाकर, फाइबर में प्रवेश करने वाली ऑप्टिकल पावर को बढ़ाया जा सकता है। 2. ऑनलाइन रिले एम्पलीफिकेशन, ऑप्टिकल फाइबर संचार प्रणालियों में मौजूदा रिपीटर्स की जगह लेता है; 3. प्री-एम्पलीफिकेशन: रिसीविंग एंड पर फोटोडिटेक्टर से पहले, रिसीविंग सेंसिटिविटी को बढ़ाने के लिए कमजोर लाइट सिग्नल को प्री-एम्पलीफाई किया जाता है।

वर्तमान में, ऑप्टिकल फाइबर संचार में अपनाए जाने वाले ऑप्टिकल एम्पलीफायरों में मुख्य रूप से निम्नलिखित प्रकार शामिल हैं: 1. सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायर (SOA ऑप्टिकल एम्पलीफायर)/सेमीकंडक्टर लेजर एम्पलीफायर (एसएलए ऑप्टिकल एम्पलीफायर); 2. दुर्लभ पृथ्वी-डोप्ड फाइबर एम्पलीफायर, जैसे कि बैट-डोप्ड फाइबर एम्पलीफायर (EDFA ऑप्टिकल एम्पलीफायर), आदि। 3. नॉनलाइनियर फाइबर एम्पलीफायर, जैसे फाइबर रमन एम्पलीफायर, आदि। निम्नलिखित क्रमशः एक संक्षिप्त परिचय है।

1.सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायर: अलग-अलग एप्लीकेशन स्थितियों और अलग-अलग एंड फेस रिफ्लेक्शन के तहत, सेमीकंडक्टर लेजर विभिन्न प्रकार के सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायर का उत्पादन कर सकते हैं। यदि सेमीकंडक्टर लेजर का ड्राइविंग करंट इसकी सीमा से कम है, यानी कोई लेजर उत्पन्न नहीं होता है, तो इस समय, एक ऑप्टिकल सिग्नल एक छोर पर इनपुट होता है। जब तक इस ऑप्टिकल सिग्नल की आवृत्ति लेजर के स्पेक्ट्रल सेंटर के पास होती है, तब तक इसे दूसरे छोर से बढ़ाया और आउटपुट किया जाएगा। इस तरह केअर्धचालक ऑप्टिकल एम्पलीफायरइसे फैब्री-पेरोप टाइप ऑप्टिकल एम्पलीफायर (FP-SLA) कहा जाता है। यदि लेजर सीमा से ऊपर पक्षपाती है, तो एक छोर से कमजोर सिंगल-मोड ऑप्टिकल सिग्नल इनपुट, जब तक कि इस ऑप्टिकल सिग्नल की आवृत्ति इस मल्टीमोड लेजर के स्पेक्ट्रम के भीतर है, ऑप्टिकल सिग्नल को प्रवर्धित किया जाएगा और एक निश्चित मोड पर लॉक किया जाएगा। इस तरह के ऑप्टिकल एम्पलीफायर को इंजेक्शन-लॉक टाइप एम्पलीफायर (IL-SLA) कहा जाता है। यदि अर्धचालक लेजर के दो सिरों को दर्पण-लेपित किया जाता है या एंटी-रिफ्लेक्शन फिल्म की एक परत के साथ वाष्पित किया जाता है, जिससे इसकी उत्सर्जन क्षमता बहुत कम हो जाती है और फैब्री-पेरो अनुनाद गुहा बनाने में असमर्थ हो जाता है, जब ऑप्टिकल सिग्नल सक्रिय वेवगाइड परत से गुजरता है, तो यह यात्रा करते समय प्रवर्धित होगा। इसलिए, इस प्रकार के ऑप्टिकल एम्पलीफायर को ट्रैवलिंग वेव टाइप ऑप्टिकल एम्पलीफायर (TW-SLA) कहा जाता है, और इसकी संरचना निम्नलिखित चित्र में दिखाई गई है। क्योंकि ट्रैवलिंग वेव प्रकार के ऑप्टिकल एम्पलीफायर की बैंडविड्थ फैब्री-पेरोट प्रकार के एम्पलीफायर की तुलना में तीन गुना अधिक है, और इसकी 3dB बैंडविड्थ 10THz तक पहुंच सकती है, यह विभिन्न आवृत्तियों के ऑप्टिकल संकेतों को प्रवर्धित कर सकता है और एक अत्यधिक आशाजनक ऑप्टिकल एम्पलीफायर है।

2. बैट-डोप्ड फाइबर एम्पलीफायर: इसमें तीन भाग होते हैं: पहला एक डोप्ड फाइबर होता है जिसकी लंबाई कई मीटर से लेकर दसियों मीटर तक होती है। ये अशुद्धियाँ मुख्य रूप से दुर्लभ पृथ्वी आयन हैं, जो लेजर सक्रियण सामग्री बनाते हैं; दूसरा लेजर पंप स्रोत है, जो प्रकाश के प्रवर्धन को प्राप्त करने के लिए डोप किए गए दुर्लभ पृथ्वी आयनों को उत्तेजित करने के लिए उपयुक्त तरंग दैर्ध्य की ऊर्जा प्रदान करता है। तीसरा कपलर है, जो पंप लाइट और सिग्नल लाइट को डोप किए गए ऑप्टिकल फाइबर सक्रियण सामग्री में युग्मित करने में सक्षम बनाता है। फाइबर एम्पलीफायर का कार्य सिद्धांत एक ठोस-अवस्था लेजर के समान है। यह लेजर-सक्रिय सामग्री के भीतर एक उलट कण संख्या वितरण स्थिति का कारण बनता है और उत्तेजित विकिरण उत्पन्न करता है। एक स्थिर कण संख्या व्युत्क्रम वितरण स्थिति बनाने के लिए, ऑप्टिकल संक्रमण में दो से अधिक ऊर्जा स्तर शामिल होने चाहिए, आमतौर पर तीन-स्तरीय और चार-स्तरीय सिस्टम, एक पंप स्रोत से ऊर्जा की निरंतर आपूर्ति के साथ। प्रभावी रूप से ऊर्जा प्रदान करने के लिए, पंप फोटॉन की तरंगदैर्घ्य लेजर फोटॉन की तुलना में कम होनी चाहिए, यानी पंप फोटॉन की ऊर्जा लेजर फोटॉन की तुलना में अधिक होनी चाहिए। इसके अलावा, अनुनाद गुहा एक सकारात्मक प्रतिक्रिया बनाता है, और इस प्रकार एक लेजर एम्पलीफायर का निर्माण किया जा सकता है।

3. नॉनलाइनियर फाइबर एम्पलीफायर: नॉनलाइनियर फाइबर एम्पलीफायर और एर्बियम फाइबर एम्पलीफायर दोनों ही फाइबर एम्पलीफायर की श्रेणी में आते हैं। हालाँकि, पहला क्वार्ट्ज फाइबर के नॉनलाइनियर प्रभाव का उपयोग करता है, जबकि दूसरा सक्रिय मीडिया पर कार्य करने के लिए एर्बियम-डोप्ड क्वार्ट्ज फाइबर का उपयोग करता है। साधारण क्वार्ट्ज ऑप्टिकल फाइबर उपयुक्त तरंग दैर्ध्य के मजबूत पंप प्रकाश की क्रिया के तहत मजबूत नॉनलाइनियर प्रभाव उत्पन्न करेंगे, जैसे कि उत्तेजित रमन बिखराव (एसआरएस), उत्तेजित ब्रिलौइन बिखराव (एसबीएस), और चार-तरंग मिश्रण प्रभाव। जब सिग्नल को पंप लाइट के साथ ऑप्टिकल फाइबर के साथ प्रेषित किया जाता है, तो सिग्नल लाइट को बढ़ाया जा सकता है। इस प्रकार, वे फाइबर रमन एम्पलीफायर (FRA), ब्रिलौइन एम्पलीफायर (FBA), और पैरामीट्रिक एम्पलीफायर बनाते हैं, जो सभी वितरित फाइबर एम्पलीफायर हैं।

सारांश: सभी ऑप्टिकल एम्पलीफायरों की सामान्य विकास दिशा उच्च लाभ, उच्च आउटपुट शक्ति और कम शोर आंकड़ा है।