उन्नत ऑप्टिकल घटक - एर्बियम-डॉप्ड फाइबर एम्पलीफायर (EDFA)
कई फाइबर ऑप्टिक अनुप्रयोगों, जैसे कि लंबे समय तक एचडब्ल्यूडीएम सिस्टम, ऑप्टिकल सिग्नल के प्रवर्धन की आवश्यकता होती है। अतीत में, यह हर 100 किमी पर मध्यवर्ती बिंदुओं पर महंगे इलेक्ट्रॉनिक रिपीटर्स का उपयोग करके प्रवेश करता था। आज के आधुनिक लंबी दौड़ वाले DWDM सिस्टम एक ही ऑप्टिकल डिवाइस के साथ कई रिपीटर्स को बदलने के लिए कई उन्नत ऑप्टिकल घटकों का उपयोग करते हैं। ये ऑप्टिकल उपकरण जिन्हें ऑप्टिकल एम्पलीफायरों कहा जाता है, केवल एक बार प्रयोगशाला जिज्ञासा, अब फील्ड तैनाती में व्यापक उपयोग देखें। सबसे आम ऑप्टिकल एम्पलीफायरों में से एक Erbium-doped Fiber Amplifier (EDFA) है।
शोधकर्ताओं ने कई ऑप्टिकल रिपीटर्स के साथ कई इलेक्ट्रॉनिक रिपीटर्स को बदलने के लिए EDFA विकसित किया, जिससे सिस्टम की लागत और जटिलता कम हो गई। EDFAs भी अलग-अलग तरंग दैर्ध्य में अतिरिक्त स्रोतों को जोड़कर और एक DWDM मल्टीप्लेक्सर का उपयोग करके उन्हें एक ही फाइबर पर जोड़कर सरल प्रणाली उन्नयन की अनुमति देते हैं।
EDFA में प्रयुक्त फाइबर को एरोबियम के साथ डोप किया जाता है, एक दुर्लभ पृथ्वी तत्व है जिसकी परमाणु संरचना में उपयुक्त ऊर्जा का स्तर 1550 एनएम पर प्रकाश को बढ़ाने के लिए है। 980 एनएम या 1480 एनएम "पंप" लेजर एरबियम-डोपेड फाइबर में ऊर्जा इंजेक्ट करता है। जब 1550 एनएम पर एक कमजोर संकेत फाइबर में प्रवेश करता है, तो प्रकाश अपनी संग्रहीत ऊर्जा को अतिरिक्त 1550 एनएम प्रकाश के रूप में छोड़ने के लिए एरीबियम परमाणुओं को उत्तेजित करता है। यह प्रक्रिया तब तक जारी रहती है जब सिग्नल फाइबर के नीचे से गुजरता है, तब तक मजबूत और मजबूत हो जाता है जब तक कि यह एरबियम-डोपेड क्षेत्र तक नहीं पहुंचता।
नीचे दिया गया आंकड़ा मध्य-चरण के एक दो चरण वाले EDFA को दर्शाता है, बहुत उच्च प्रदर्शन फाइबर ऑप्टिक सिस्टम का एक महत्वपूर्ण तत्व। इस मामले में, दो सरल एकल-चरण EDFA एक साथ पैक किए जाते हैं। उपयोगकर्ता पहले चरण EDFA का आउटपुट प्राप्त करता है और दूसरा चरण EDFA का इनपुट। इन प्रणालियों को अक्सर समग्र फैलाव को कम करने के लिए अतिरिक्त तत्वों के आवधिक उपयोग की आवश्यकता होती है, जैसे कि फैलाव-मुआवजा फाइबर (DCF)। 10 डीबी या अधिक का उच्च सम्मिलन नुकसान डीसीएफ को समस्याग्रस्त बनाता है। दो-चरण EDFA के मध्य-चरण पहुंच बिंदु पर DCF रखने से सिस्टम पर हानिकारक प्रभाव कम हो जाता है। उपयोगकर्ता को अभी भी EDFA के माध्यम से महत्वपूर्ण लाभ का एहसास है, यहां तक कि DCF के उच्च ऑप्टिकल नुकसान टुकड़े के अतिरिक्त के साथ।
चित्रा में, ऑप्टिकल इनपुट पहले ऑप्टिकल आइसोलेटर # 1 से गुजरता है, जो ओनलू प्रकाश को बाएं से दाएं गुजरने की अनुमति देता है। अगला प्रकाश WDM # 1 से होकर गुजरता है। WDM # 1 एरियम-डोपेड फाइबर की पहली लंबाई में 980 एनएम पंप वेवलेंथ को इंजेक्ट करने का एक साधन प्रदान करता है। WDM # 1 भी कम से कम ऑप्टिकल नुकसान के साथ erbium-doped फाइबर में ऑप्टिकल इनपुट सिग्नल को युग्मित करने की अनुमति देता है।
980 एनएम ऊर्जा एरोबियम परमाणुओं को धीरे-धीरे क्षय, उत्तेजित अवस्था में पंप करती है। जब 1550 एनएम बैंड में प्रकाश एरोबियम-डोपेड फाइबर के माध्यम से यात्रा करता है, जो आमतौर पर दस मीटर लंबा होता है, तो यह एक लेजर की तरह विकिरण के उत्तेजित उत्सर्जन का कारण बनता है। इस तरह, 1550 एनएम ऑप्टिकल इनपुट सिग्नल लाभ ताकत। एर्बियम-डॉप्ड फाइबर का आउटपुट तब ऑप्टिकल आइसोलेटर # 2 से गुजरता है, जो उपयोगकर्ता के लिए उपलब्ध हो जाता है। आमतौर पर, मध्य-चरण की तीक्ष्णता बिंदु कुछ प्रकार के फैलाव क्षतिपूर्ति डिवाइस से जुड़ता है। प्रकाश तब आइसोलेटर # 3 और WDM # 2 के माध्यम से यात्रा करता है। WDM # 2 जोड़े 1480 एनएम ऊर्जा एक दूसरे पंप लेजर से एर्बियम-डोपेड फाइबर की दूसरी लंबाई के दूसरे छोर में बढ़ती लाभ और आउटपुट पावर। अंत में प्रकाश आइसोलेटर # 4 के माध्यम से यात्रा करता है।
EDFA सबसे सक्रिय घटकों से बचते हैं क्योंकि फोटॉन सिग्नल को बढ़ाते हैं। EDFA एक उच्च आउटपुट पावर प्रदान करता है, जिसमें दिए गए सिस्टम डिज़ाइन में कम एम्पलीफायरों की आवश्यकता होती है। सबसे बुनियादी EDFA डिजाइन एम्पलीफायरों एक काफी संकीर्ण बैंड पर प्रकाश: 12 एनएम। गेन इक्वलाइजेशन फिल्टर के अलावा बैंड को 25 एनएम से अधिक तक बढ़ाया जा सकता है। अन्य विदेशी डोप किए गए तंतु 40 एनएम या उससे अधिक के प्रवर्धन बैंड को बढ़ाते हैं। इसके अलावा, EDFA में डेटा दर स्वतंत्रता का मतलब है कि सिस्टम अपग्रेड के लिए केवल लॉन्च और टर्मिनलों को प्राप्त करने की आवश्यकता होती है।
EDFA का विश्वसनीय प्रदर्शन इसे लंबे समय तक चलने, उच्च डेटा दर फाइबर ऑप्टिक संचार प्रणालियों और CATV वितरण प्रणालियों में उपयोगी बनाता है। CATV अनुप्रयोगों में, EDFAs एक ऑप्टिकल फाड़नेवाला से पहले और बाद में कई फाइबर पर संचरण के लिए विभाजन संकेत को बढ़ाने के लिए संकेत को बढ़ाते हैं। यहाँ CATV एम्पलीफायर उत्पाद विवरण देखें। सामान्य तौर पर, ऑप्टिकल एम्पलीफायरों के लिए चार प्रमुख अनुप्रयोग मौजूद होते हैं: पावर एम्पलीफायर / बूस्टर, इन-लाइन एम्पलीफायर, ऑप्टिकल नेटवर्क के लिए पूर्व-एम्पलीफायर या नुकसान की भरपाई।