ऑप्टिकल फाइबर संचार के क्षेत्र में ऑप्टिकल एम्पलीफायरों

ऑप्टिकल फाइबर संचार के क्षेत्र में ऑप्टिकल एम्पलीफायरों

An ऑप्टिकल एम्पलीफायरएक उपकरण है जो प्रकाशीय संकेतों को प्रवर्धित करता है। ऑप्टिकल फाइबर संचार के क्षेत्र में, यह मुख्य रूप से निम्नलिखित भूमिकाएँ निभाता है: 1. प्रकाशीय शक्ति को बढ़ाना और प्रवर्धित करना। ऑप्टिकल ट्रांसमीटर के अग्र सिरे पर ऑप्टिकल एम्पलीफायर लगाकर, फाइबर में प्रवेश करने वाली प्रकाशीय शक्ति को बढ़ाया जा सकता है। 2. ऑनलाइन रिले प्रवर्धन, ऑप्टिकल फाइबर संचार प्रणालियों में मौजूदा रिपीटर्स का स्थान लेता है; 3. पूर्व-प्रवर्धन: प्राप्त करने वाले सिरे पर फोटोडिटेक्टर से पहले, कमजोर प्रकाश संकेत को पूर्व-प्रवर्धित किया जाता है ताकि प्राप्त करने की संवेदनशीलता को बढ़ाया जा सके।

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. अर्धचालक प्रकाशीय प्रवर्धक: विभिन्न अनुप्रयोग स्थितियों और विभिन्न अंतःफलक परावर्तन के तहत, अर्धचालक लेज़र विभिन्न प्रकार के अर्धचालक प्रकाशीय प्रवर्धक उत्पन्न कर सकते हैं। यदि अर्धचालक लेज़र की चालक धारा उसकी सीमा से कम है, अर्थात कोई लेज़र उत्पन्न नहीं होता है, तो इस समय, एक ऑप्टिकल संकेत एक सिरे पर इनपुट होता है। जब तक इस ऑप्टिकल संकेत की आवृत्ति लेज़र के वर्णक्रमीय केंद्र के निकट होती है, तब तक इसे प्रवर्धित किया जाएगा और दूसरे सिरे से आउटपुट किया जाएगा। इस प्रकारअर्धचालक ऑप्टिकल एम्पलीफायरइसे फैब्री-पेरोप प्रकार का ऑप्टिकल एम्पलीफायर (FP-SLA) कहा जाता है। यदि लेज़र सीमा से ऊपर बायस्ड है, तो एक छोर से कमजोर सिंगल-मोड ऑप्टिकल सिग्नल इनपुट, जब तक इस ऑप्टिकल सिग्नल की आवृत्ति इस मल्टीमोड लेज़र के स्पेक्ट्रम के भीतर है, ऑप्टिकल सिग्नल को प्रवर्धित और एक निश्चित मोड में लॉक किया जाएगा। इस प्रकार के ऑप्टिकल एम्पलीफायर को इंजेक्शन-लॉक्ड प्रकार का एम्पलीफायर (IL-SLA) कहा जाता है। यदि अर्धचालक लेज़र के दोनों सिरों को दर्पण-लेपित 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 जाती है, जब ऑप्टिकल सिग्नल सक्रिय वेवगाइड परत से गुजरता है क्योंकि यात्रा तरंग प्रकार के ऑप्टिकल एम्पलीफायर की बैंडविड्थ फैब्री-पेरोट प्रकार के एम्पलीफायर की तुलना में तीन क्रम अधिक होती 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: इसके 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 मृदा आयन होते हैं, जो लेज़र सक्रियण पदार्थ बनाते हैं; दूसरा लेज़र पंप स्रोत है, जो प्रकाश के प्रवर्धन हेतु डोप्ड दुर्लभ मृदा आयनों को उत्तेजित करने हेतु उपयुक्त तरंगदैर्ध्य की ऊर्जा प्रदान करता है। तीसरा युग्मक है, जो पंप प्रकाश और संकेत प्रकाश को डोप्ड ऑप्टिकल फाइबर सक्रियण पदार्थ में युग्मित करने में सक्षम बनाता है। फाइबर एम्पलीफायर का कार्य सिद्धांत एक ठोस-अवस्था लेज़र के समान ही होता है। यह लेज़र-सक्रिय पदार्थ के भीतर एक व्युत्क्रम कण संख्या वितरण अवस्था उत्पन्न करता है और उत्तेजित विकिरण उत्पन्न करता है। एक स्थिर कण संख्या व्युत्क्रम वितरण अवस्था बनाने के लिए, प्रकाशिक संक्रमण में दो से अधिक ऊर्जा स्तर शामिल होने चाहिए, आमतौर पर तीन-स्तरीय और चार-स्तरीय प्रणालियाँ, जिनमें पंप स्रोत से ऊर्जा की निरंतर आपूर्ति होती है। प्रभावी ऊर्जा प्रदान करने के लिए, पंप फोटॉन की तरंगदैर्ध्य लेज़र फोटॉन की तरंगदैर्ध्य से कम होनी चाहिए, अर्थात पंप फोटॉन की ऊर्जा लेज़र फोटॉन की ऊर्जा से अधिक होनी चाहिए। इसके अलावा, अनुनाद गुहा एक धनात्मक प्रतिपुष्टि उत्पन्न करती है, और इस प्रकार एक लेज़र प्रवर्धक का निर्माण किया जा सकता है।

3. अरैखिक फाइबर प्रवर्धक: अरैखिक फाइबर प्रवर्धक और अर्बियम फाइबर प्रवर्धक, दोनों ही फाइबर प्रवर्धक की श्रेणी में आते हैं। हालाँकि, अरैखिक फाइबर प्रवर्धक क्वार्ट्ज फाइबर के अरैखिक प्रभाव का उपयोग करता है, जबकि अर्बियम-डोप्ड क्वार्ट्ज फाइबर सक्रिय माध्यम पर कार्य करते हैं। साधारण क्वार्ट्ज ऑप्टिकल फाइबर उपयुक्त तरंगदैर्ध्य के प्रबल पंप प्रकाश, जैसे कि उत्तेजित रमन प्रकीर्णन (SRS), उत्तेजित ब्रिलॉइन प्रकीर्णन (SBS), और चार-तरंग मिश्रण प्रभाव, की क्रिया के तहत प्रबल अरैखिक प्रभाव उत्पन्न करेंगे। जब सिग्नल को पंप प्रकाश के साथ ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से प्रेषित किया जाता है, तो सिग्नल प्रकाश को प्रवर्धित किया जा सकता है। इस प्रकार, ये फाइबर रमन प्रवर्धक (FRA), ब्रिलॉइन प्रवर्धक (FBA), और पैरामीट्रिक प्रवर्धक बनाते हैं, जो सभी वितरित फाइबर प्रवर्धक हैं।

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