මූලධර්මය සහ යෙදුමEDFA එර්බියම්-ඩෝප් කළ තන්තු ඇම්ප්ලිෆයර්
මූලික ව්‍යුහයEDFAප්‍රධාන වශයෙන් ක්‍රියාකාරී මාධ්‍යයකින් (මීටර් දුසිම් ගණනක් දිග මාත්‍රණය කරන ලද ක්වාර්ට්ස් තන්තු, හර විෂ්කම්භය මයික්‍රෝන 3-5, මාත්‍රණ සාන්ද්‍රණය (25-1000)x10-6), පොම්ප ආලෝක ප්‍රභවය (990 හෝ 1480nm LD), දෘශ්‍ය කප්ලර් සහ දෘශ්‍ය හුදකලාකාරකයෙන් සමන්විත වන එර්බියම්-මාත්‍රණය කරන ලද තන්තු ඇම්ප්ලිෆයර්. සංඥා ආලෝකය සහ පොම්ප ආලෝකය එර්බියම් තන්තු තුළ එකම දිශාවට (සම-පොම්ප කිරීම), ප්‍රතිවිරුද්ධ දිශාවට (ප්‍රතිලෝම පොම්ප කිරීම) හෝ දිශාවන් දෙකටම (ද්වි දිශානුගත පොම්ප කිරීම) ප්‍රචාරය කළ හැකිය. සංඥා ආලෝකය සහ පොම්ප ආලෝකය එකවර එර්බියම් තන්තුවට එන්නත් කළ විට, පොම්ප ආලෝකයේ ක්‍රියාකාරිත්වය යටතේ එර්බියම් අයනය ඉහළ ශක්ති මට්ටමට (තුන්-මට්ටමේ පද්ධතියට) උද්යෝගිමත් වන අතර ඉක්මනින් මෙටාස්ටේබල් මට්ටමට දිරාපත් වේ. සිද්ධි සංඥා ආලෝකයේ ක්‍රියාකාරිත්වය යටතේ එය බිම් තත්ත්වයට නැවත පැමිණෙන විට, සංඥා ආලෝකයට අනුරූප ෆෝටෝනය විමෝචනය වන අතර එමඟින් සංඥාව විස්තාරණය වේ. එහි විස්තාරිත ස්වයංසිද්ධ විමෝචන (ASE) වර්ණාවලියට විශාල කලාප පළලක් (20-40nm දක්වා) ඇති අතර පිළිවෙලින් 1530nm සහ 1550nm ට අනුරූප වන උච්ච දෙකක් ඇත.
ප්‍රධාන වාසිEDFA ඇම්ප්ලිෆයර්ඉහළ ලාභය, විශාල කලාප පළල, ඉහළ ප්‍රතිදාන බලය, ඉහළ පොම්ප කිරීමේ කාර්යක්ෂමතාව, අඩු ඇතුළත් කිරීමේ අලාභය සහ ධ්‍රැවීකරණ තත්වයන්ට අසංවේදීතාව වේ.
එර්බියම්-ඩෝප් කරන ලද තන්තු ඇම්ප්ලිෆයරයේ ක්‍රියාකාරී මූලධර්මය
එර්බියම්-මාත්‍රණය කරන ලද තන්තු වර්ධකය (EDFA දෘශ්‍ය ඇම්ප්ලිෆයර්) ප්‍රධාන වශයෙන් එර්බියම්-ඩෝප් කරන ලද තන්තුවකින් (දිග මීටර් 10-30 ක් පමණ) සහ පොම්ප ආලෝක ප්‍රභවයකින් සමන්විත වේ. ක්‍රියාකාරී මූලධර්මය නම්, එර්බියම්-ඩෝප් කරන ලද තන්තු පොම්ප කරන ලද ආලෝක ප්‍රභවයේ (තරංග ආයාමය 980nm හෝ 1480nm) ක්‍රියාකාරිත්වය යටතේ උත්තේජිත විකිරණ ජනනය කරන අතර, ආදාන ආලෝක සංඥාව වෙනස් වීමත් සමඟ විකිරණ ආලෝකය වෙනස් වන අතර එය ආදාන ආලෝක සංඥාව විස්තාරණය කිරීමට සමාන වේ. ප්‍රතිඵලවලින් පෙනී යන්නේ එර්බියම්-ඩෝප් කරන ලද තන්තු ඇම්ප්ලිෆයරයේ ලාභය සාමාන්‍යයෙන් 15-40db වන අතර රිලේ දුර කිලෝමීටර 100 ට වඩා වැඩි කළ හැකි බවයි. ඉතින්, මිනිසුන්ට අහන්නේ නැතුව ඉන්න බැහැ: ආලෝක තරංගවල තීව්‍රතාවය වැඩි කිරීම සඳහා තන්තු ඇම්ප්ලිෆයරයේ මාත්‍රණය කරන ලද එර්බියම් භාවිතා කිරීමට විද්‍යාඥයන් සිතුවේ ඇයි? එර්බියම් දුර්ලභ පෘථිවි මූලද්‍රව්‍යයක් බවත්, දුර්ලභ පෘථිවි මූලද්‍රව්‍යවලට ඒවායේ විශේෂ ව්‍යුහාත්මක ලක්ෂණ ඇති බවත් අපි දනිමු. දෘශ්‍ය උපාංගවල දුර්ලභ පෘථිවි මූලද්‍රව්‍ය මාත්‍රණය කිරීම දෘශ්‍ය උපාංගවල ක්‍රියාකාරිත්වය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා දිගු කාලයක් තිස්සේ භාවිතා කර ඇති බැවින් මෙය අහම්බෙන් සිදුවන සාධකයක් නොවේ. ඊට අමතරව, පොම්ප ආලෝක ප්‍රභවයේ තරංග ආයාමය 980nm හෝ 1480nm ලෙස තෝරා ගන්නේ ඇයි?ඇත්ත වශයෙන්ම, පොම්ප ආලෝක ප්‍රභවයේ තරංග ආයාමය 520nm, 650nm, 980nm සහ 1480nm විය හැකි නමුත්, ප්‍රායෝගිකව ඔප්පු කර ඇත්තේ 1480nm පොම්ප ආලෝක ප්‍රභව ලේසර් කාර්යක්ෂමතාවයේ තරංග ආයාමය ඉහළම බවත්, පසුව 980nm පොම්ප ආලෝක ප්‍රභවයේ තරංග ආයාමය බවත්ය.
භෞතික ව්‍යුහය
erbium-doped ෆයිබර් ඇම්ප්ලිෆයර් (EDFA Optical Amplifier) හි මූලික ව්‍යුහය. ආදාන කෙළවරේ සහ ප්‍රතිදාන කෙළවරේ හුදකලාවක් ඇත, අරමුණ වන්නේ දෘශ්‍ය සංඥා ඒක-මාර්ග සම්ප්‍රේෂණය කිරීමයි. පොම්ප උත්තේජකයේ තරංග ආයාමය 980nm හෝ 1480nm වන අතර එය ශක්තිය සැපයීමට භාවිතා කරයි. කප්ලර්හි කාර්යය වන්නේ ආදාන දෘශ්‍ය සංඥාව සහ පොම්ප ආලෝකය erbium-doped ෆයිබර් තුළට සම්බන්ධ කිරීම සහ ආදාන දෘශ්‍ය සංඥාවේ ශක්ති විස්තාරණය සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා erbium-doped ෆයිබර් ක්‍රියාකාරිත්වය හරහා පොම්ප ආලෝකයේ ශක්තිය ආදාන දෘශ්‍ය සංඥාවට මාරු කිරීමයි. ඉහළ ප්‍රතිදාන දෘශ්‍ය බලයක් සහ අඩු ශබ්ද දර්ශකයක් ලබා ගැනීම සඳහා, ප්‍රායෝගිකව භාවිතා කරන Erbium-doped ෆයිබර් ඇම්ප්ලිෆයර්, එකිනෙකා හුදකලා කිරීම සඳහා මැද හුදකලාකාරක සහිත පොම්ප ප්‍රභව දෙකක හෝ වැඩි ගණනක ව්‍යුහය අනුගමනය කරයි. පුළුල් හා පැතලි ලාභ වක්‍රයක් ලබා ගැනීම සඳහා, ලාභ සමතලා කිරීමේ පෙරහනක් එකතු කරනු ලැබේ.
EDFA ප්‍රධාන කොටස් පහකින් සමන්විත වේ: Erbium-doped fibre (EDF), Optical coupler (WDM), optical isolator (ISO), Optical Filter සහ Pumping Supply. බහුලව භාවිතා වන පොම්ප ප්‍රභවයන් අතර 980nm සහ 1480nm ඇතුළත් වන අතර, මෙම පොම්ප ප්‍රභවයන් දෙකෙහිම ඉහළ පොම්ප කිරීමේ කාර්යක්ෂමතාවයක් ඇති අතර ඒවා වැඩිපුර භාවිතා වේ. 980nm පොම්ප ආලෝක ප්‍රභව ශබ්ද සංගුණකය අඩුය; 1480nm පොම්ප ආලෝක ප්‍රභවයට ඉහළ පොම්ප කිරීමේ කාර්යක්ෂමතාවයක් ඇති අතර විශාල ප්‍රතිදාන බලයක් (980nm පොම්ප ආලෝක ප්‍රභවයට වඩා 3dB පමණ වැඩි) ලබා ගත හැකිය.
වාසිය
1. මෙහෙයුම් තරංග ආයාමය තනි මාදිලියේ තන්තු වල අවම දුර්වල කිරීමේ කවුළුවට අනුකූල වේ.
2. ඉහළ සම්බන්ධක කාර්යක්ෂමතාව. එය තන්තු ඇම්ප්ලිෆයර් එකක් නිසා, සම්ප්‍රේෂණ තන්තු සමඟ සම්බන්ධ කිරීම පහසුය.
3. ඉහළ ශක්ති පරිවර්තන කාර්යක්ෂමතාව. EDF හි හරය සම්ප්‍රේෂණ තන්තුවට වඩා කුඩා වන අතර, සංඥා ආලෝකය සහ පොම්ප ආලෝකය EDF තුළ එකවර සම්ප්‍රේෂණය වන බැවින් දෘශ්‍ය ධාරිතාව ඉතා සාන්ද්‍රණය වේ. මෙය ආලෝකය සහ ලාභ මාධ්‍ය Er අයන අතර අන්තර්ක්‍රියාව ඉතා පූර්ණ කරයි, සුදුසු දිග erbium-ඩෝප් කළ තන්තු සමඟ සම්බන්ධ වේ, එබැවින් ආලෝක ශක්තියේ පරිවර්තන කාර්යක්ෂමතාව ඉහළ ය.
4. ඉහළ ලාභය, අඩු ශබ්ද දර්ශකය, විශාල නිමැවුම් බලය, නාලිකා අතර අඩු හරස්කඩ.
5. ස්ථායී ලාභ ලක්ෂණ: EDFA උෂ්ණත්වයට සංවේදී නොවන අතර ලාභයට ධ්‍රැවීකරණය සමඟ ඇති සහසම්බන්ධය ඉතා අල්පය.
6. ලාභ ලක්ෂණය පද්ධති බිට් අනුපාතය සහ දත්ත ආකෘතියෙන් ස්වාධීන වේ.
අඩුපාඩුව
1. රේඛීය නොවන බලපෑම: EDFA තන්තුවට එන්නත් කරන ලද දෘශ්‍ය බලය වැඩි කිරීමෙන් දෘශ්‍ය බලය විස්තාරණය කරයි, නමුත් විශාල වන තරමට වඩා හොඳය. දෘශ්‍ය බලය යම් ප්‍රමාණයකට වැඩි කළ විට, දෘශ්‍ය තන්තු වල රේඛීය නොවන බලපෑම නිපදවනු ලැබේ. එබැවින්, දෘශ්‍ය තන්තු ඇම්ප්ලිෆයර් භාවිතා කරන විට, තනි නාලිකා එන තන්තු දෘශ්‍ය බලය පාලනය කිරීමේ වටිනාකම කෙරෙහි අවධානය යොමු කළ යුතුය.
2. ලාභ තරංග ආයාම පරාසය ස්ථාවරයි: C-band EDFA හි ක්‍රියාකාරී තරංග ආයාම පරාසය 1530nm~1561nm වේ; L-band EDFA හි ක්‍රියාකාරී තරංග ආයාම පරාසය 1565nm~1625nm වේ.
3. අසමාන ලාභ කලාප පළල: EDFA erbium-doped ෆයිබර් ඇම්ප්ලිෆයරයේ ලාභ කලාප පළල ඉතා පුළුල් වේ, නමුත් EDF හි ලාභ වර්ණාවලියම පැතලි නොවේ. WDM පද්ධතියේ ලාභය සමතලා කිරීම සඳහා ලාභ සමතලා කිරීමේ පෙරහන භාවිතා කළ යුතුය.
4. ආලෝක තරංග ගැටළුව: ආලෝක මාර්ගය සාමාන්‍ය වූ විට, පොම්ප ආලෝකය මගින් උද්දීපනය කරන ලද එර්බියම් අයන සංඥා ආලෝකය මගින් ඉවතට ගෙන යන අතර, එමඟින් සංඥා ආලෝකයේ විස්තාරණය සම්පූර්ණ වේ. මෙටාස්ටේබල් එර්බියම් අයන අඛණ්ඩව සමුච්චය වන බැවින්, ආදාන ආලෝකය කප්පාදු කළහොත්, සංඥා ආලෝක ආදානය යථා තත්ත්වයට පත් කළ පසු, ශක්තිය පැනීම සිදු වන අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ආලෝක තරංග ඇති වේ.
5. දෘශ්‍ය සර්ජ් එකට විසඳුම වන්නේ EDFA හි ස්වයංක්‍රීය දෘශ්‍ය බලය අඩු කිරීම (APR) හෝ ස්වයංක්‍රීය දෘශ්‍ය බලය අක්‍රිය (APSD) ශ්‍රිතය සාක්ෂාත් කර ගැනීමයි, එනම්, ආදාන ආලෝකයක් නොමැති විට EDFA ස්වයංක්‍රීයව බලය අඩු කරයි හෝ ස්වයංක්‍රීයව බලය අක්‍රිය කරයි, එමඟින් සර්ජ් සංසිද්ධිය ඇතිවීම මර්දනය කරයි.
යෙදුම් ප්‍රකාරය
1. බූස්ටර් ඇම්ප්ලිෆයර් භාවිතා කරනුයේ බූස්ටර් තරංගයෙන් පසු බහු තරංග ආයාම සංඥාවල බලය වැඩි කිරීමට සහ පසුව ඒවා සම්ප්‍රේෂණය කිරීමට ය. බූස්ටර් තරංගයෙන් පසු සංඥා බලය සාමාන්‍යයෙන් විශාල බැවින්, බල ඇම්ප්ලිෆයරයක ශබ්ද දර්ශකය සහ ලාභය ඉතා ඉහළ නොවේ. සාපේක්ෂව විශාල ප්‍රතිදාන බලයක් ඇත.
2. බල ඇම්ප්ලිෆයරයෙන් පසුව, රේඛා සම්ප්‍රේෂණ අලාභය වරින් වර වන්දි ගෙවීමට රේඛීය ඇම්ප්ලිෆයරය භාවිතා කරනු ලැබේ, සාමාන්‍යයෙන් සාපේක්ෂව කුඩා ශබ්ද දර්ශකයක් සහ විශාල ප්‍රතිදාන දෘශ්‍ය බලයක් අවශ්‍ය වේ.
3. පූර්ව-ඇම්ප්ලිෆයර්: බෙදුම්කරුට පෙර සහ රේඛීය ඇම්ප්ලිෆයර්ට පසුව, එය සංඥාව විස්තාරණය කිරීමට සහ ග්‍රාහකයේ සංවේදීතාව වැඩි දියුණු කිරීමට භාවිතා කරයි (දෘශ්‍ය සංඥා-ශබ්ද අනුපාතය (OSNR) අවශ්‍යතා සපුරාලන අවස්ථාවක, විශාල ආදාන බලයට ග්‍රාහකයේම ශබ්දය යටපත් කර ලැබෙන සංවේදීතාව වැඩි දියුණු කළ හැකිය), සහ ශබ්ද දර්ශකය ඉතා කුඩා වේ. ප්‍රතිදාන බලය සඳහා විශාල අවශ්‍යතාවයක් නොමැත.
පළ කිරීමේ කාලය: 2025 මාර්තු-17