EDFA எர்பியம் கலந்த ஃபைபர் பெருக்கியின் கொள்கை மற்றும் பயன்பாடு

கொள்கை மற்றும் பயன்பாடுEDFA எர்பியம் கலந்த ஃபைபர் பெருக்கி

அடிப்படை அமைப்புEDFAஎர்பியம் கலப்பு இழைப் பெருக்கி என்பது, முக்கியமாக ஒரு செயலுறு ஊடகம் (பல பத்து மீட்டர் நீளமுள்ள கலப்பு குவார்ட்ஸ் இழை, உள்ளக விட்டம் 3-5 மைக்ரான், கலப்புச் செறிவு (25-1000)x10-6), பம்ப் ஒளி மூலம் (990 அல்லது 1480nm LD), ஒளியியல் இணைப்பி மற்றும் ஒளியியல் தனிப்பான் ஆகியவற்றால் ஆனது. சமிக்ஞை ஒளியும் பம்ப் ஒளியும் எர்பியம் இழையில் ஒரே திசையில் (கூட்டுப் பம்ப்பிங்), எதிர் திசையில் (தலைகீழ் பம்ப்பிங்) அல்லது இரண்டு திசைகளிலும் (இருதிசைப் பம்ப்பிங்) பயணிக்க முடியும். சமிக்ஞை ஒளியும் பம்ப் ஒளியும் ஒரே நேரத்தில் எர்பியம் இழையில் செலுத்தப்படும்போது, ​​பம்ப் ஒளியின் செயல்பாட்டின் கீழ் எர்பியம் அயனி உயர் ஆற்றல் நிலைக்கு (மூன்று-நிலை அமைப்பு) கிளர்ச்சியடைந்து, விரைவில் நிலைமாறா நிலைக்குச் சிதைவடைகிறது. படுகின்ற சமிக்ஞை ஒளியின் செயல்பாட்டின் கீழ் அது அடிநிலைக்குத் திரும்பும்போது, ​​சமிக்ஞை ஒளிக்குரிய ஃபோட்டான் உமிழப்படுகிறது, அதனால் சமிக்ஞை பெருக்கப்படுகிறது. இதன் பெருக்கப்பட்ட தன்னிச்சை உமிழ்வு (ASE) நிறமாலை ஒரு பெரிய அலைவரிசை அகலத்தைக் (20-40 நானோமீட்டர் வரை) கொண்டுள்ளதுடன், முறையே 1530 நானோமீட்டர் மற்றும் 1550 நானோமீட்டருக்கு இணையான இரண்டு உச்சங்களையும் கொண்டுள்ளது.

முக்கிய நன்மைகள்EDFA பெருக்கிஅதிக ஆதாயம், பெரிய அலைவரிசை அகலம், அதிக வெளியீட்டுத் திறன், அதிக உந்திச் செயல்திறன், குறைந்த செருகல் இழப்பு மற்றும் முனைவாக்க நிலைகளுக்கு உணர்வின்மை ஆகியவை இதன் பண்புகளாகும்.

எர்பியம் கலந்த ஃபைபர் ஆம்ப்ளிஃபையரின் செயல்பாட்டுக் கொள்கை

எர்பியம் கலக்கப்பட்ட ஃபைபர் பெருக்கிEDFA ஆப்டிகல் ஆம்ப்ளிஃபையர்இது முக்கியமாக எர்பியம் கலக்கப்பட்ட ஃபைபர் (சுமார் 10-30 மீ நீளம்) மற்றும் ஒரு பம்ப் ஒளி மூலத்தைக் கொண்டுள்ளது. இதன் செயல்பாட்டுக் கொள்கை என்னவென்றால், பம்ப் ஒளி மூலத்தின் (அலைநீளம் 980nm அல்லது 1480nm) செயல்பாட்டின் கீழ் எர்பியம் கலக்கப்பட்ட ஃபைபர் தூண்டப்பட்ட கதிர்வீச்சை உருவாக்குகிறது, மேலும் உள்ளீட்டு ஒளி சமிக்ஞையின் மாற்றத்துடன் வெளிப்படும் ஒளியும் மாறுகிறது, இது உள்ளீட்டு ஒளி சமிக்ஞையைப் பெருக்குவதற்குச் சமமாகும். இதன் முடிவுகள், எர்பியம் கலக்கப்பட்ட ஃபைபர் பெருக்கியின் ஆதாயம் பொதுவாக 15-40db ஆக இருப்பதையும், ரிலே தூரத்தை 100 கி.மீ.க்கும் அதிகமாக அதிகரிக்க முடியும் என்பதையும் காட்டுகின்றன. எனவே, ஒளி அலைகளின் தீவிரத்தை அதிகரிக்க ஃபைபர் பெருக்கியில் கலக்கப்பட்ட எர்பியத்தைப் பயன்படுத்த விஞ்ஞானிகள் ஏன் நினைத்தார்கள் என்று மக்கள் கேட்காமல் இருக்க முடியவில்லை. எர்பியம் ஒரு அரிய பூமித் தனிமம் என்றும், அரிய பூமித் தனிமங்கள் அவற்றின் சிறப்பு கட்டமைப்பு பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன என்றும் நமக்குத் தெரியும். ஒளியியல் சாதனங்களின் செயல்திறனை மேம்படுத்த, அவற்றில் அரிய பூமித் தனிமங்களைக் கலப்பது நீண்ட காலமாகப் பயன்படுத்தப்பட்டு வருகிறது, எனவே இது ஒரு தற்செயலான காரணி அல்ல. மேலும், பம்ப் ஒளி மூலத்தின் அலைநீளம் ஏன் 980nm அல்லது 1480nm ஆகத் தேர்ந்தெடுக்கப்படுகிறது? உண்மையில், பம்ப் ஒளி மூலத்தின் அலைநீளம் 520nm, 650nm, 980nm மற்றும் 1480nm ஆக இருக்கலாம், ஆனால் நடைமுறையில் 1480nm பம்ப் ஒளி மூலத்தின் லேசர் செயல்திறன் மிக உயர்ந்தது என்றும், அதைத் தொடர்ந்து 980nm பம்ப் ஒளி மூலத்தின் அலைநீளம் உள்ளது என்றும் நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது.

பௌதீக அமைப்பு

எர்பியம்-கலப்பு இழை பெருக்கியின் (EDFA ஒளியியல் பெருக்கி) அடிப்படை அமைப்பு. உள்ளீட்டு முனையிலும் வெளியீட்டு முனையிலும் ஒரு ஐசோலேட்டர் உள்ளது, இதன் நோக்கம் ஒளியியல் சமிக்ஞையை ஒருவழிப் பரிமாற்றமாக மாற்றுவதாகும். பம்ப் எக்சைட்டர் 980nm அல்லது 1480nm அலைநீளத்தைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் ஆற்றலை வழங்கப் பயன்படுகிறது. கப்ளரின் செயல்பாடு, உள்ளீட்டு ஒளியியல் சமிக்ஞையையும் பம்ப் ஒளியையும் எர்பியம்-கலப்பு இழைக்குள் இணைத்து, எர்பியம்-கலப்பு இழையின் செயல்பாட்டின் மூலம் பம்ப் ஒளியின் ஆற்றலை உள்ளீட்டு ஒளியியல் சமிக்ஞைக்கு மாற்றுவதாகும், இதன் மூலம் உள்ளீட்டு ஒளியியல் சமிக்ஞையின் ஆற்றல் பெருக்கத்தை உணர்த்துகிறது. அதிக வெளியீட்டு ஒளியியல் ஆற்றலையும் குறைந்த இரைச்சல் குறியீட்டையும் பெறுவதற்காக, நடைமுறையில் பயன்படுத்தப்படும் எர்பியம்-கலப்பு இழை பெருக்கியானது, ஒன்றையொன்று தனிமைப்படுத்த நடுவில் ஐசோலேட்டர்களுடன் கூடிய இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட பம்ப் மூலங்களின் அமைப்பைக் கொண்டுள்ளது. பரந்த மற்றும் தட்டையான ஆதாய வளைவைப் பெறுவதற்காக, ஒரு ஆதாயத் தட்டையாக்கும் வடிகட்டி சேர்க்கப்பட்டுள்ளது.

EDFA ஆனது ஐந்து முக்கிய பாகங்களைக் கொண்டுள்ளது: எர்பியம் கலந்த ஃபைபர் (EDF), ஆப்டிகல் கப்ளர் (WDM), ஆப்டிகல் ஐசோலேட்டர் (ISO), ஆப்டிகல் ஃபில்டர் மற்றும் பம்பிங் சப்ளை. பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் பம்ப் மூலங்களில் 980nm மற்றும் 1480nm ஆகியவை அடங்கும். இந்த இரண்டு பம்ப் மூலங்களும் அதிக பம்பிங் செயல்திறனைக் கொண்டிருப்பதால், அதிகமாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. 980nm பம்ப் ஒளி மூலத்தின் இரைச்சல் குணகம் குறைவாக உள்ளது; 1480nm பம்ப் ஒளி மூலமானது அதிக பம்பிங் செயல்திறனைக் கொண்டிருப்பதால், அதிக வெளியீட்டு சக்தியைப் பெற முடியும் (இது 980nm பம்ப் ஒளி மூலத்தை விட சுமார் 3dB அதிகமாகும்).

நன்மை

1. இயக்க அலைநீளமானது, ஒற்றை-முறை இழையின் குறைந்தபட்சத் தணிப்பு வரம்புடன் ஒத்துப்போகிறது.

2. உயர் இணைப்புத் திறன். இது ஒரு ஃபைபர் பெருக்கி என்பதால், கடத்தும் ஃபைபருடன் எளிதாக இணைக்க முடியும்.

3. உயர் ஆற்றல் மாற்றத் திறன். EDF-இன் உள்ளகம், கடத்தும் இழையை விடச் சிறியது. மேலும், EDF-இல் சமிக்ஞை ஒளியும் பம்ப் ஒளியும் ஒரே நேரத்தில் கடத்தப்படுவதால், அதன் ஒளித் திறன் மிகவும் செறிவாக உள்ளது. இது, ஒளிக்கும் பெருக்க ஊடகமான Er அயனிக்கும் இடையேயான இடைவினையை மிகவும் முழுமையாக்குகிறது. பொருத்தமான நீளமுள்ள எர்பியம் கலந்த இழையுடன் இது இணைவதால், ஒளி ஆற்றலின் மாற்றத் திறன் அதிகமாக உள்ளது.

4. உயர் ஆதாயம், குறைந்த இரைச்சல் குறியீடு, அதிக வெளியீட்டுத் திறன், சேனல்களுக்கு இடையே குறைந்த குறுக்கீடு.

5. நிலையான ஆதாயப் பண்புகள்: EDFA வெப்பநிலைக்கு உணர்திறன் அற்றது, மேலும் இதன் ஆதாயத்திற்கும் முனைவாக்கத்திற்கும் இடையே குறைந்த தொடர்பே உள்ளது.

6. ஆதாய அம்சம், கணினியின் பிட் வீதம் மற்றும் தரவு வடிவத்தைச் சார்ந்தது அல்ல.

குறைபாடு

1. நேரியல் அல்லாத விளைவு: EDFA ஆனது ஃபைபரில் செலுத்தப்படும் ஒளி ஆற்றலை அதிகரிப்பதன் மூலம் ஒளி ஆற்றலைப் பெருக்குகிறது, ஆனால் ஆற்றல் எவ்வளவு அதிகமாக இருக்கிறதோ, அவ்வளவு நல்லது. ஒளி ஆற்றல் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவிற்கு அதிகரிக்கப்படும்போது, ​​ஒளி ஃபைபரின் நேரியல் அல்லாத விளைவு உருவாகும். எனவே, ஒளி ஃபைபர் பெருக்கிகளைப் பயன்படுத்தும்போது, ​​ஒற்றை-சேனல் உள்வரும் ஃபைபர் ஒளி ஆற்றலைக் கட்டுப்படுத்தும் மதிப்பில் கவனம் செலுத்தப்பட வேண்டும்.

2. ஆதாய அலைநீள வரம்பு நிலையானது: C-பேண்ட் EDFA-வின் செயல்படும் அலைநீள வரம்பு 1530nm~1561nm; L-பேண்ட் EDFA-வின் செயல்படும் அலைநீள வரம்பு 1565nm~1625nm ஆகும்.

3. சீரற்ற ஆதாய அலைவரிசை: EDFA எர்பியம்-கலப்பு இழைப் பெருக்கியின் ஆதாய அலைவரிசை மிகவும் அகலமானது, ஆனால் EDF-இன் ஆதாய நிறமாலை சமதளமாக இல்லை. WDM அமைப்பில் ஆதாயத்தைச் சமதளமாக்க, ஆதாயச் சமதளமாக்கும் வடிகட்டி பயன்படுத்தப்பட வேண்டும்.

4. ஒளி எழுச்சிப் பிரச்சினை: ஒளிப் பாதை சாதாரணமாக இருக்கும்போது, ​​பம்ப் ஒளியால் தூண்டப்பட்ட எர்பியம் அயனிகள் சிக்னல் ஒளியால் எடுத்துச் செல்லப்படுகின்றன, இதனால் சிக்னல் ஒளியின் பெருக்கம் நிறைவடைகிறது. உள்ளீட்டு ஒளி துண்டிக்கப்பட்டால், நிலைமாறக்கூடிய எர்பியம் அயனிகள் தொடர்ந்து குவிவதால், சிக்னல் ஒளியின் உள்ளீடு மீண்டும் வரும்போது, ​​ஆற்றல் பாய்ந்து, ஒளி எழுச்சியை ஏற்படுத்துகிறது.

5. ஒளி எழுச்சிக்கான தீர்வு என்பது EDFA-வில் தானியங்கி ஒளி ஆற்றல் குறைப்பு (APR) அல்லது தானியங்கி ஒளி ஆற்றல் அணைப்பு (APSD) செயல்பாட்டைச் செயல்படுத்துவதாகும். அதாவது, உள்ளீட்டு ஒளி இல்லாதபோது EDFA தானாகவே ஆற்றலைக் குறைக்கிறது அல்லது தானாகவே ஆற்றலை அணைத்துவிடுகிறது, இதன் மூலம் எழுச்சி நிகழ்வு ஏற்படுவதைத் தடுக்கிறது.

பயன்பாட்டு முறை

1. பூஸ்டர் ஆம்ப்ளிஃபையர், பூஸ்டர் அலைக்குப் பிறகு பல அலைநீள சிக்னல்களின் ஆற்றலை அதிகரித்து, பின்னர் அவற்றை அனுப்புவதற்குப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. பூஸ்டர் அலைக்குப் பிறகு வரும் சிக்னல் ஆற்றல் பொதுவாக அதிகமாக இருப்பதால், ஒரு பவர் ஆம்ப்ளிஃபையரின் இரைச்சல் குறியீடும் ஆதாயமும் மிக அதிகமாக இருப்பதில்லை. இது ஒப்பீட்டளவில் பெரிய வெளியீட்டு ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது.

2. பவர் ஆம்ப்ளிஃபையருக்குப் பிறகு வரும் லைன் ஆம்ப்ளிஃபையர், லைன் பரிமாற்ற இழப்பை சீரான இடைவெளியில் ஈடுசெய்யப் பயன்படுகிறது. இதற்குப் பொதுவாக ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த இரைச்சல் குறியீடும், அதிக வெளியீட்டு ஒளியியல் திறனும் தேவைப்படுகிறது.

3. முன் பெருக்கி: இது ஸ்ப்ளிட்டருக்கு முன்பும் லைன் ஆம்ப்ளிஃபையருக்குப் பின்பும் செயல்படுகிறது. சிக்னலைப் பெருக்குவதற்கும் ரிசீவரின் உணர்திறனை மேம்படுத்துவதற்கும் இது பயன்படுகிறது (ஆப்டிகல் சிக்னல்-டு-நாய்ஸ் ரேஷியோ (OSNR) தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்யும் பட்சத்தில், அதிக உள்ளீட்டு சக்தியானது ரிசீவரின் இரைச்சலை அடக்கி, பெறும் உணர்திறனை மேம்படுத்தும்). மேலும், இதன் இரைச்சல் குறியீடு மிகக் குறைவாக இருக்கும். வெளியீட்டு சக்தியில் பெரிய தேவைகள் எதுவும் இல்லை.