निष्क्रिय ऑप्टिकल एम्पलीफायरों: EDFA, SOA और RFA
जैसे ही ऑप्टिकल सिग्नल ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से यात्रा करते हैं, उन्हें एटेन किया जाता है। लंबे समय तक चलने वाले अनुप्रयोगों में, संकेत को उस बिंदु पर ले जाया जाता है जहां पुन: प्रवर्धन आवश्यक होता है। परंपरागत रूप से, एक उपकरण जिसे आमतौर पर पुनरावर्तक के रूप में संदर्भित किया जाता है, इस पुन: प्रवर्धन को पूरा करता है।
एक पुनरावर्तक मूल रूप से एक रिसीवर और ट्रांसमीटर है जो एक पैकेज में संयुक्त है। रिसीवर आने वाली ऑप्टिकल ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। रिसीवर का विद्युत उत्पादन ट्रांसमीटर के विद्युत इनपुट को चलाता है। ट्रांसमीटर का ऑप्टिकल आउटपुट ऑप्टिकल इनपुट सिग्नल प्लस शोर के एक प्रवर्धित संस्करण का प्रतिनिधित्व करता है।
आज उपलब्ध तकनीक रिपीटर्स की आवश्यकता को समाप्त करती है। अब रिपीटर्स की जगह पैसिव ऑप्टिकल एम्पलीफायरों का इस्तेमाल किया जाता है। एक निष्क्रिय ऑप्टिकल एम्पलीफायर ऑप्टिकल-टू-इलेक्ट्रिक और इलेक्ट्रिक-टू-ऑप्टिकल रूपांतरण की आवश्यकता के बिना सीधे सिग्नल को बढ़ाता है। कई अलग-अलग ऑप्टिकल एम्पलीफायर हैं जिनके साथ एक ऑप्टिकल सिग्नल को निष्क्रिय रूप से बढ़ाना है: एर्बियम डॉप्ड फाइबर एम्पलीफायर (EDFA), सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायर (SOA), और रमन फाइबर एम्पलीफायर (RFA), जो सभी लेजर पंपिंग नामक एक तकनीक का उपयोग करते हैं।
EDFA
EDFA एम्पलीफायर का उपयोग आमतौर पर बहुत लंबे फाइबर लिंक जैसे कि अंडरस् केबलिंग के लिए किया जाता है। EDFAs एक ऐसे फाइबर का उपयोग करता है जिसे एरबियम के साथ इलाज किया गया है या "डॉप्ड" किया गया है, और इसका उपयोग प्रवर्धन माध्यम के रूप में किया जाता है। पंप लेज़रों तरंग दैर्ध्य के नीचे तरंग दैर्ध्य पर काम करते हैं जिन्हें प्रवर्धित किया जाना है। डोप किए गए फाइबर को लेजर पंप से सक्रिय किया जाता है। जैसे ही ऑप्टिकल सिग्नल को इस डोप किए गए फाइबर के माध्यम से पारित किया जाता है, एरोबियम परमाणु अपनी ऊर्जा को सिग्नल में स्थानांतरित करते हैं, जिससे ऊर्जा या सिग्नल की ताकत बढ़ जाती है क्योंकि यह गुजरता है। इस तकनीक के साथ, सिग्नल के 50 गुना या 17dB तक मजबूत होना आम बात है, क्योंकि इसमें प्रवेश करते समय EDFA छोड़ दिया जाता है।
यहाँ एक EDFA का उदाहरण दिया गया है। EDFAs का उपयोग श्रृंखला में सिग्नल के लाभ को और बढ़ाने के लिए भी किया जा सकता है। श्रृंखला में उपयोग किए जाने वाले दो EDFA, इनपुट संकेत को 34dB तक बढ़ा सकते हैं।
एसओए
SOA एम्पलीफायर EDFA के समान तकनीक का उपयोग करता है लेकिन ऑप्टिकल फाइबर को बिना डोपिंग के। EDFA के विपरीत, जो एक लेजर पंप के साथ सक्रिय है, SOA विद्युत प्रवाह से सक्रिय है। SOAs एक ऑप्टिकल वेवगाइड और एक प्रत्यक्ष बैंडगैप सेमीकंडक्टर का उपयोग करते हैं जो मूल रूप से सिग्नल में प्रकाश ऊर्जा को इंजेक्ट करने के लिए एक फैब्री-पेरोट लेजर है, जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है। यह तकनीक, हालांकि, EDFA के उच्च प्रवर्धन की पेशकश नहीं करती है। SOAs का उपयोग आमतौर पर मेट्रोपोलिटन एरिया नेटवर्क (MAN) जैसे छोटे फाइबर लिंक में किया जाता है।
SOAs के साथ एक समस्या यह है कि लाभ को नियंत्रित करना बहुत कठिन है। सेमीकंडक्टर तकनीक और एक वेवगाइड का उपयोग करके, संकेत एक और तरंग दैर्ध्य पर एक संकेत के लाभ को पूरा कर सकता है। यह एक तरंगदैर्घ्य पर संकेत को दूसरे को संशोधित करने की अनुमति देकर चैनलों के बीच क्रॉसस्टॉक को पेश कर सकता है।
RFA
RFA एम्पलीफायर रमन प्रवर्धन नामक एक तकनीक का उपयोग करता है जो कि प्रवर्धन के लिए सिग्नल को ऊर्जा दान करने के लिए पंप लेजर का उपयोग करता है। हालांकि, ईडीएफए के विपरीत, यह तकनीक डोपेड फाइबर का उपयोग नहीं करती है, बस एक उच्च शक्ति वाला पंपिंग लेजर है, जैसा कि नीचे दिए गए आंकड़े में दिखाया गया है। सिग्नल की वांछित तरंग दैर्ध्य के नीचे लेजर तरंग दैर्ध्य 60 एनएम से 100 एनएम पर संचालित होता है। लेजर सिग्नल ऊर्जा और प्रेषित सिग्नल के फोटोन युग्मित होते हैं, जिससे सिग्नल की शक्ति बढ़ती है। RFAs ईडीएफए जितना नहीं बढ़ाते हैं, लेकिन उनका एक फायदा यह है कि वे बहुत कम शोर उत्पन्न करते हैं। यहाँ उत्पाद विवरण देखें: रमन एम्पलीफायर
इन ऑप्टिकल एम्पलीफायरों को उनके प्रवर्धन विशेषताओं का लाभ उठाने के लिए जोड़ा जा सकता है। कुछ मामलों में, उच्च प्रवर्धन और घटी हुई शोर के स्तर को सुनिश्चित करने के लिए आरएफएएल और ईडीएफए को लंबी दौड़ के फाइबर लिंक में जोड़ा जाता है।
सारांश में, प्रत्येक प्रवर्धन तकनीक के फायदे और नुकसान हैं। एम्पलीफायर में उपयोग किए जा रहे एम्पलीफायर को ध्यान में रखना याद रखें। उदाहरण के लिए, यदि सिग्नल में एम्पलीफिकेशन की आवश्यकता होती है लेकिन शोर एक मुद्दा था, तो आरएफए एम्पलीफायर सबसे अच्छा विकल्प होगा। यदि सिग्नल को केवल एक छोटी राशि द्वारा प्रवर्धित करने की आवश्यकता है, तो SOA एम्पलीफायर सबसे अच्छा हो सकता है।
इन सभी प्रवर्धन विधियों में एक बड़ा लाभ है: ऑप्टिकल एम्पलीफायरों एक ही समय में एक फाइबर पर सभी संकेतों को बढ़ाएंगे। इस प्रकार, एक साथ कई तरंग दैर्ध्य को बढ़ाना संभव है (उदाहरण के लिए, DWDM EDFA एक प्रकार का WDM एम्पलीफायर है जिसका उपयोग DWDM प्रणालियों में कई तरंग दैर्ध्य को बढ़ाने के लिए किया जाता है)। लेकिन यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि बिजली के स्तरों को सावधानीपूर्वक निगरानी की जानी चाहिए क्योंकि एम्पलीफायरों को संतृप्त किया जा सकता है, जिससे गलत संचालन हो सकता है।
