एर्बियम-डोपड फायबर अॅम्प्लिफायर्स (EDFAs) एर्बियम (Er3+) सारख्या दुर्मिळ-पृथ्वी घटकांचा प्रवर्धन माध्यम म्हणून वापर करतात.उत्पादन प्रक्रियेदरम्यान ते फायबर कोरमध्ये डोप केले जाते.यात काचेचा बनलेला फायबरचा एक छोटा तुकडा (सामान्यत: 10 मीटर किंवा त्यापेक्षा जास्त) असतो ज्यामध्ये आयन (Er3+) स्वरूपात डोपंट म्हणून एर्बियमची एक लहान नियंत्रित मात्रा जोडली जाते.अशा प्रकारे, सिलिका फायबर होस्ट माध्यम म्हणून कार्य करते.हे सिलिका फायबरऐवजी डोपेंट्स (एर्बियम) आहे जे ऑपरेटिंग तरंगलांबी आणि लाभ बँडविड्थ निर्धारित करतात.EDFAs साधारणपणे 1550 nm तरंगलांबी प्रदेशात कार्य करतात आणि 1 Tbps पेक्षा जास्त क्षमता देऊ शकतात.तर, ते WDM प्रणालींमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात.
उत्तेजित उत्सर्जनाचे तत्त्व EDFA च्या प्रवर्धन यंत्रणेसाठी लागू आहे.जेव्हा डोपंट (एर्बियम आयन) उच्च-ऊर्जा स्थितीत असतो, तेव्हा इनपुट ऑप्टिकल सिग्नलचा एक घटना फोटॉन त्याला उत्तेजित करेल.ते त्याची काही उर्जा डोपंटला सोडते आणि कमी-ऊर्जा स्थितीकडे परत येते (“उत्तेजित उत्सर्जन”) जी अधिक स्थिर असते.खालील आकृती EDFA ची मूलभूत रचना दर्शवते.
1.1 EDFA ची मूलभूत रचना
पंप लेसर डायोड सामान्यत: उच्च शक्तीवर (~ 10-200 mW) तरंगलांबी (980 nm किंवा 1480 nm) चे ऑप्टिकल सिग्नल तयार करतो.हे सिग्नल WDM कप्लरद्वारे सिलिका फायबरच्या एर्बियमडॉपेड विभागात लाईट इनपुट सिग्नलसह जोडलेले आहे.एर्बियम आयन ही पंप सिग्नल ऊर्जा शोषून घेतील आणि त्यांच्या उत्तेजित अवस्थेत जातील.आउटपुट लाइट सिग्नलचा एक भाग ऑप्टिकल फिल्टर आणि डिटेक्टरद्वारे पंप लेसरच्या इनपुटवर टॅप केला जातो आणि परत दिला जातो.हे फीडबॅक पॉवर कंट्रोल मेकॅनिझम म्हणून काम करते जेणेकरुन ईडीएफएला स्वयं-नियमन करणारे अॅम्प्लिफायर बनवता येईल.जेव्हा सर्व मेटास्टेबल इलेक्ट्रॉन वापरले जातात तेव्हा पुढे कोणतेही प्रवर्धन होत नाही.त्यामुळे, सिस्टम आपोआप स्थिर होते कारण EDFA ची आउटपुट ऑप्टिकल पॉवर इनपुट पॉवर चढउताराकडे दुर्लक्ष करून जवळजवळ स्थिर राहते.
1.2 EDFA चे सरलीकृत कार्यात्मक योजनाबद्ध
वरील आकृती EDFA चे सरलीकृत फंक्शनल स्कीमॅटिक दाखवते ज्यामध्ये WDM कप्लरद्वारे लेसरमधून पंप सिग्नल इनपुट ऑप्टिकल सिग्नलमध्ये (1480 nm किंवा 980 nm वर) जोडला जातो.
हा आकृती एक अतिशय मूलभूत EDF अॅम्प्लिफायर दर्शवितो.पंप सिग्नलची तरंगलांबी (सुमारे 50 mW च्या पंप पॉवरसह) 1480 nm किंवा 980 nm आहे.या पंप सिग्नलचा काही भाग एर्बियम-डोपड फायबरच्या कमी लांबीमध्ये उत्तेजित उत्सर्जनाद्वारे इनपुट ऑप्टिकल सिग्नलमध्ये हस्तांतरित केला जातो.यात साधारण 5-15 dB आणि 10 dB पेक्षा कमी ध्वनी आकृतीचा ऑप्टिकल फायदा आहे.1550 एनएम ऑपरेशनसाठी, 30-40 डीबी ऑप्टिकल गेन मिळवणे शक्य आहे.
1.3 EDFA ची व्यावहारिक प्राप्ती
वरील आकृती WDM ऍप्लिकेशनमध्ये वापरताना EDFA चे व्यावहारिक संरचनेसह एक सरलीकृत ऑपरेशन दर्शवते.
दर्शविल्याप्रमाणे, त्यात खालील प्रमुख भाग समाविष्ट आहेत:
-
इनपुटवर एक अलग यंत्र.हे EDFA द्वारे व्युत्पन्न होणारा आवाज ट्रान्समीटरच्या टोकाकडे प्रसारित होण्यापासून रोखते.
-
एक WDM युग्मक.हे कमी-पॉवर 1550 nm ऑप्टिकल इनपुट डेटा सिग्नलला 980 nm तरंगलांबीवरील उच्च-पॉवर पंपिंग ऑप्टिकल सिग्नल (लेसरसारख्या पंप स्त्रोताकडून) एकत्र करते.
-
एर्बियम-डोपेड सिलिका फायबरचा एक छोटा भाग.खरं तर, हे EDFA चे सक्रिय माध्यम म्हणून काम करते.
-
आउटपुटवर एक विलगकर्ता.हे कोणत्याही बॅक-रिफ्लेक्ड ऑप्टिकल सिग्नलला एर्बियम-डोपड सिलिका फायबरमध्ये प्रवेश करण्यापासून रोखण्यास मदत करते.
अंतिम आउटपुट सिग्नल हा एक अवशिष्ट 980 nm तरंगलांबी पंप सिग्नलसह प्रवर्धित 1550 nm तरंगलांबी ऑप्टिकल डेटा सिग्नल आहे.
एर्बियम-डोपड फायबर अॅम्प्लिफायर्सचे प्रकार (EDFAs)
एर्बियम-डोपड फायबर अॅम्प्लिफायर्स (ईडीएफए) च्या दोन प्रकारच्या रचना आहेत:
-
सह-प्रसार पंपसह EDFA
-
काउंटर-प्रसार पंपसह EDFA
खालील आकृती EDFA संरचनांमध्ये वापरल्या जाऊ शकणार्‍या प्रति-प्रसार पंप आणि द्विदिश पंप व्यवस्था दर्शविते.
विविध पंप व्यवस्था
सह-प्रसारक पंप ईडीएफए कमी आवाजासह कमी आउटपुट ऑप्टिकल पॉवर दर्शवते;काउंटर-प्रोपेगेटिंग पंप EDFA उच्च आउटपुट ऑप्टिकल पॉवर प्रदान करतो परंतु जास्त आवाज देखील निर्माण करतो.सामान्य व्यावसायिक EDFA मध्ये, एकाचवेळी सह-प्रसार आणि प्रति-प्रसार पंपिंगसह द्वि-दिशात्मक पंप वापरला जातो ज्यामुळे तुलनेने एकसमान ऑप्टिकल फायदा होतो.
बूस्टर, इन-लाइन आणि प्री-एम्प्लिफायर म्हणून EDFA चा वापर
ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन लिंकच्या लांब पल्ल्याच्या ऍप्लिकेशनमध्ये, EDFAs ऑप्टिकल ट्रान्समीटरच्या आउटपुटवर बूस्टर अॅम्प्लीफायर म्हणून वापरले जाऊ शकतात, ऑप्टिकल फायबरसह एक इन-लाइन ऑप्टिकल अॅम्प्लीफायर तसेच प्री-एम्प्लिफायर प्राप्तकर्ता, वरील आकृतीमध्ये दर्शविल्याप्रमाणे.
हे लक्षात घेतले जाऊ शकते की इन-लाइन EDFA फायबरच्या नुकसानावर अवलंबून 20-100 किमी अंतरावर ठेवलेले आहेत.ऑप्टिकल इनपुट सिग्नल 1.55 μm तरंगलांबीवर आहे, तर पंप लेसर 1.48 μm किंवा 980 nm तरंगलांबीवर कार्य करतात.एर्बियम-डोपड फायबरची ठराविक लांबी 10-50 मीटर असते.
EDFAs मध्ये प्रवर्धन यंत्रणा
आधी सांगितल्याप्रमाणे, EDFA मधील प्रवर्धन यंत्रणा लेसर प्रमाणेच उत्तेजित उत्सर्जनावर आधारित आहे.ऑप्टिकल पंप सिग्नल (दुसर्‍या लेसरद्वारे उत्पादित) उच्च ऊर्जा सिलिका फायबरमधील डोपंट एर्बियम आयन (Er3+) वरच्या ऊर्जा स्थितीत उत्तेजित करते.इनपुट ऑप्टिकल डेटा सिग्नल उत्तेजित एर्बियम आयनांचे निम्न उर्जा स्थितीत संक्रमण करण्यास उत्तेजित करतो आणि परिणामी समान उर्जा असलेल्या फोटॉनचे विकिरण होते, म्हणजेच इनपुट ऑप्टिकल सिग्नलच्या तरंगलांबीइतकीच.
ऊर्जा-स्तरीय आकृती: मुक्त एर्बियम आयन ऊर्जा बँडचे वेगळे स्तर प्रदर्शित करतात.जेव्हा एर्बियम आयनांना सिलिका फायबरमध्ये डोप केले जाते, तेव्हा त्यांची प्रत्येक ऊर्जा पातळी जवळून संबंधित स्तरांमध्ये विभाजित होते ज्यामुळे ऊर्जा बँड तयार होतो.
1.4 EDFA मध्ये प्रवर्धन यंत्रणा
लोकसंख्या उलथापालथ साध्य करण्यासाठी, Er3+ आयन मध्यवर्ती स्तर 2 वर पंप केले जातात. अप्रत्यक्ष पद्धतीने (980-nm पंपिंग), Er3+ आयन सतत स्तर 1 वरून स्तर 3 वर हलवले जातात. त्यानंतर ते स्तर 2 पर्यंत विना-विकिरणीय क्षय होते. जेथे ते 1500-1600 nm च्या इच्छित तरंगलांबीमध्ये ऑप्टिकल सिग्नल्सचे विकिरण करत स्तर 1 वर येतात.याला 3-स्तरीय प्रवर्धन यंत्रणा म्हणतात.
अधिक एर्बियम-डोपड उत्पादनांसाठी, कृपया आमच्या वेबसाइटवर एक नजर टाका.
https://www.erbiumtechnology.com/erbium-laser-glasseye-safe-laser-glass/
ई-मेल:devin@erbiumtechnology.com
WhatsApp: +86-18113047438
फॅक्स: +86-2887897578
जोडा: No.23, Chaoyang road, Xihe street, Longquanyi disstrcit, Chengdu,610107, China.
अपडेट वेळ: जुलै-०५-२०२२
