എർബിയം-ഡോപ്പ്ഡ് ഫൈബർ ആംപ്ലിഫയറുകൾ (EDFAs)

എർബിയം-ഡോപ്ഡ് ഫൈബർ ആംപ്ലിഫയറുകൾ (ഇഡിഎഫ്എ) ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ മീഡിയമായി എർബിയം (Er3+) പോലുള്ള അപൂർവ-ഭൂമി മൂലകങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.നിർമ്മാണ പ്രക്രിയയിൽ ഇത് ഫൈബർ കോറിലേക്ക് ഡോപ്പ് ചെയ്യുന്നു.ഗ്ലാസ് കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ച ഒരു ചെറിയ നാരുകൾ (സാധാരണയായി 10 മീറ്ററോ അതിൽ കൂടുതലോ) ഇതിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, അതിൽ ഒരു ചെറിയ നിയന്ത്രിത അളവിലുള്ള എർബിയം ഒരു അയോണിന്റെ രൂപത്തിൽ (Er3+) ഡോപാന്റായി ചേർക്കുന്നു.അങ്ങനെ, സിലിക്ക ഫൈബർ ഒരു ആതിഥേയ മാധ്യമമായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു.പ്രവർത്തന തരംഗദൈർഘ്യവും നേട്ടത്തിന്റെ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്തും നിർണ്ണയിക്കുന്നത് സിലിക്ക ഫൈബറിനേക്കാൾ ഡോപാന്റുകളാണ് (എർബിയം).EDFA-കൾ സാധാരണയായി 1550 nm തരംഗദൈർഘ്യ മേഖലയിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നു, കൂടാതെ 1 Tbps-ൽ കൂടുതൽ ശേഷി വാഗ്ദാനം ചെയ്യാൻ കഴിയും.അതിനാൽ, അവ WDM സിസ്റ്റങ്ങളിൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.

EDFA-യുടെ ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ മെക്കാനിസത്തിന് ഉത്തേജിതമായ ഉദ്വമനത്തിന്റെ തത്വം ബാധകമാണ്.ഡോപാന്റ് (ഒരു എർബിയം അയോൺ) ഉയർന്ന ഊർജ്ജ നിലയിലായിരിക്കുമ്പോൾ, ഇൻപുട്ട് ഒപ്റ്റിക്കൽ സിഗ്നലിന്റെ ഒരു സംഭവ ഫോട്ടോൺ അതിനെ ഉത്തേജിപ്പിക്കും.ഇത് അതിന്റെ ഊർജ്ജത്തിൽ നിന്ന് കുറച്ച് ഡോപാന്റിലേക്ക് വിടുകയും കൂടുതൽ സ്ഥിരതയുള്ള താഴ്ന്ന ഊർജ്ജ നിലയിലേക്ക് ("ഉത്തേജിത ഉദ്വമനം") മടങ്ങുകയും ചെയ്യുന്നു.ചുവടെയുള്ള ചിത്രം ഒരു EDFA യുടെ അടിസ്ഥാന ഘടന കാണിക്കുന്നു.

1.1 ഒരു EDFA യുടെ അടിസ്ഥാന ഘടന

പമ്പ് ലേസർ ഡയോഡ് സാധാരണയായി ഉയർന്ന ശക്തിയിൽ (~ 10-200 mW) തരംഗദൈർഘ്യത്തിന്റെ (980 nm അല്ലെങ്കിൽ 1480 nm) ഒപ്റ്റിക്കൽ സിഗ്നൽ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു.ഈ സിഗ്നൽ WDM കപ്ലർ വഴി സിലിക്ക ഫൈബറിന്റെ എർബിയംഡോപ്പ് ചെയ്ത വിഭാഗത്തിലെ ലൈറ്റ് ഇൻപുട്ട് സിഗ്നലുമായി യോജിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു.എർബിയം അയോണുകൾ ഈ പമ്പ് സിഗ്നൽ ഊർജ്ജം ആഗിരണം ചെയ്യുകയും അവയുടെ ആവേശകരമായ അവസ്ഥയിലേക്ക് കുതിക്കുകയും ചെയ്യും.ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫിൽട്ടറും ഡിറ്റക്ടറും വഴി പമ്പ് ലേസർ ഇൻപുട്ടിൽ ഔട്ട്പുട്ട് ലൈറ്റ് സിഗ്നലിന്റെ ഒരു ഭാഗം ടാപ്പ് ചെയ്യുകയും തിരികെ നൽകുകയും ചെയ്യുന്നു.EDFA-കളെ സ്വയം നിയന്ത്രിത ആംപ്ലിഫയറുകളായി മാറ്റുന്നതിന് ഇത് ഫീഡ്‌ബാക്ക് പവർ കൺട്രോൾ മെക്കാനിസമായി വർത്തിക്കുന്നു.എല്ലാ മെറ്റാസ്റ്റബിൾ ഇലക്ട്രോണുകളും ഉപഭോഗം ചെയ്യുമ്പോൾ കൂടുതൽ ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ സംഭവിക്കുന്നില്ല.അതിനാൽ, ഇൻപുട്ട് പവർ ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകൾ ഉണ്ടെങ്കിലും, EDFA-യുടെ ഔട്ട്പുട്ട് ഒപ്റ്റിക്കൽ പവർ ഏതാണ്ട് സ്ഥിരമായി നിലനിൽക്കുന്നതിനാൽ സിസ്റ്റം സ്വയമേവ സ്ഥിരത കൈവരിക്കുന്നു.

1.2 ഒരു EDFA-യുടെ ലളിതവൽക്കരിച്ച ഫങ്ഷണൽ സ്കീമാറ്റിക്

ഒരു WDM കപ്ലർ വഴി ഒരു ഇൻപുട്ട് ഒപ്റ്റിക്കൽ സിഗ്നലിലേക്ക് (1480 nm അല്ലെങ്കിൽ 980 nm) ലേസറിൽ നിന്നുള്ള ഒരു പമ്പ് സിഗ്നൽ ചേർക്കുന്ന EDFA-യുടെ ലളിതമായ പ്രവർത്തന സ്കീമാറ്റിക് മുകളിലെ ചിത്രം കാണിക്കുന്നു.

ഈ ഡയഗ്രം വളരെ അടിസ്ഥാനപരമായ EDF ആംപ്ലിഫയർ കാണിക്കുന്നു.പമ്പ് സിഗ്നലിന്റെ തരംഗദൈർഘ്യം (ഏകദേശം 50 mW പമ്പ് പവർ ഉള്ളത്) 1480 nm അല്ലെങ്കിൽ 980 nm ആണ്.ഈ പമ്പ് സിഗ്നലിന്റെ ചില ഭാഗം എർബിയം-ഡോപ്ഡ് ഫൈബറിന്റെ ഒരു ചെറിയ നീളത്തിനുള്ളിൽ ഉത്തേജിതമായ ഉദ്വമനം വഴി ഇൻപുട്ട് ഒപ്റ്റിക്കൽ സിഗ്നലിലേക്ക് മാറ്റുന്നു.ഇതിന് സാധാരണ ഒപ്റ്റിക്കൽ നേട്ടം ഏകദേശം 5-15 dB ഉം 10 dB-ൽ താഴെ ശബ്ദ ചിത്രവുമാണ്.1550 nm പ്രവർത്തനത്തിന്, 30-40 dB ഒപ്റ്റിക്കൽ നേട്ടം നേടാൻ കഴിയും.

1.3 ഒരു EDFA യുടെ പ്രായോഗിക സാക്ഷാത്കാരം

WDM ആപ്ലിക്കേഷനിൽ ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ EDFA-യുടെ ഒരു ലളിതമായ പ്രവർത്തനത്തെ അതിന്റെ പ്രായോഗിക ഘടന ഉപയോഗിച്ച് മുകളിലെ ചിത്രം ചിത്രീകരിക്കുന്നു.

കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, അതിൽ ഇനിപ്പറയുന്ന പ്രധാന ഭാഗങ്ങൾ ഉൾപ്പെടുന്നു:

• ഇൻപുട്ടിൽ ഒരു ഐസൊലേറ്റർ.ഇത് ഒരു EDFA സൃഷ്ടിക്കുന്ന ശബ്ദത്തെ ട്രാൻസ്മിറ്റർ അറ്റത്തേക്ക് വ്യാപിക്കുന്നതിൽ നിന്ന് തടയുന്നു.

• ഒരു WDM കപ്ലർ.ഇത് ലോ-പവർ 1550 nm ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇൻപുട്ട് ഡാറ്റാ സിഗ്നലുമായി 980 nm തരംഗദൈർഘ്യത്തിൽ ഉയർന്ന പവർ പമ്പിംഗ് ഒപ്റ്റിക്കൽ സിഗ്നലുമായി (ലേസർ പോലുള്ള പമ്പ് ഉറവിടത്തിൽ നിന്ന്) സംയോജിപ്പിക്കുന്നു.

• എർബിയം-ഡോപ്പഡ് സിലിക്ക ഫൈബറിന്റെ ഒരു ചെറിയ ഭാഗം.വാസ്തവത്തിൽ, ഇത് EDFA യുടെ സജീവ മാധ്യമമായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു.

• ഔട്ട്പുട്ടിൽ ഒരു ഐസൊലേറ്റർ.എർബിയം-ഡോപ്പഡ് സിലിക്ക ഫൈബറിലേക്ക് പ്രവേശിക്കുന്നതിൽ നിന്ന് പിന്നിലേക്ക് പ്രതിഫലിക്കുന്ന ഒപ്റ്റിക്കൽ സിഗ്നലിനെ തടയാൻ ഇത് സഹായിക്കുന്നു.

980 nm തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള പമ്പ് സിഗ്നലുള്ള 1550 nm തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള ഒപ്റ്റിക്കൽ ഡാറ്റ സിഗ്നലാണ് അന്തിമ ഔട്ട്പുട്ട് സിഗ്നൽ.

എർബിയം-ഡോപ്പ്ഡ് ഫൈബർ ആംപ്ലിഫയറുകളുടെ (EDFAകൾ) തരങ്ങൾ

എർബിയം-ഡോപ്പ്ഡ് ഫൈബർ ആംപ്ലിഫയറുകളുടെ (EDFAകൾ) രണ്ട് തരം ഘടനകളുണ്ട്:

• കോ-പ്രൊപഗേറ്റിംഗ് പമ്പുള്ള EDFA

• എതിർ-പ്രചാരണ പമ്പ് ഉള്ള EDFA

EDFA ഘടനകളിൽ ഉപയോഗിക്കാവുന്ന എതിർ-പ്രചരണ പമ്പും ദ്വിദിശ പമ്പ് ക്രമീകരണങ്ങളും ചുവടെയുള്ള ചിത്രം കാണിക്കുന്നു.

വ്യത്യസ്ത പമ്പ് ക്രമീകരണം

ഒരു കോ-പ്രൊപഗേറ്റിംഗ് പമ്പ് EDFA, കുറഞ്ഞ ശബ്ദത്തോടെ കുറഞ്ഞ ഔട്ട്പുട്ട് ഒപ്റ്റിക്കൽ പവർ അവതരിപ്പിക്കുന്നു;ഒരു കൌണ്ടർ-പ്രൊപഗേറ്റിംഗ് പമ്പ് EDFA ഉയർന്ന ഔട്ട്പുട്ട് ഒപ്റ്റിക്കൽ പവർ നൽകുന്നു, എന്നാൽ വലിയ ശബ്ദവും ഉണ്ടാക്കുന്നു.ഒരു സാധാരണ വാണിജ്യ EDFA-യിൽ, ഒരേസമയം കോ-പ്രൊപഗേറ്റിംഗും കൌണ്ടർ-പ്രൊപഗേറ്റിംഗ് പമ്പിംഗും ഉള്ള ഒരു ദ്വി-ദിശയിലുള്ള പമ്പ് ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഇത് താരതമ്യേന ഏകീകൃത ഒപ്റ്റിക്കൽ നേട്ടത്തിന് കാരണമാകുന്നു.

ബൂസ്റ്റർ, ഇൻ-ലൈൻ, പ്രീ-ആംപ്ലിഫയർ എന്നിങ്ങനെ EDFA-യുടെ പ്രയോഗം

ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ ലിങ്കിന്റെ ദീർഘദൂര പ്രയോഗത്തിൽ, ഒപ്റ്റിക്കൽ ട്രാൻസ്മിറ്ററിന്റെ ഔട്ട്‌പുട്ടിൽ ഒരു ബൂസ്റ്റർ ആംപ്ലിഫയറായും ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറിനൊപ്പം ഇൻ-ലൈൻ ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫയറായും പ്രീ-ആംപ്ലിഫയറായും EDFA-കൾ ഉപയോഗിക്കാം. മുകളിലെ ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ റിസീവർ.

ഫൈബർ നഷ്‌ടത്തെ ആശ്രയിച്ച് ഇൻ-ലൈൻ EDFA-കൾ 20-100 കിലോമീറ്റർ അകലത്തിൽ സ്ഥാപിച്ചിരിക്കുന്നു എന്നത് ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതാണ്.ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇൻപുട്ട് സിഗ്നൽ 1.55 μm തരംഗദൈർഘ്യത്തിലാണ്, പമ്പ് ലേസറുകൾ 1.48 μm അല്ലെങ്കിൽ 980 nm തരംഗദൈർഘ്യത്തിലാണ് പ്രവർത്തിക്കുന്നത്.എർബിയം-ഡോപ്പഡ് ഫൈബറിന്റെ സാധാരണ നീളം 10-50 മീറ്ററാണ്.

EDFAകളിലെ ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ മെക്കാനിസം

നേരത്തെ പറഞ്ഞതുപോലെ, ഒരു EDFA-യിലെ ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ സംവിധാനം ലേസറിലേതിന് സമാനമായ ഉത്തേജിതമായ ഉദ്വമനത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്.ഒപ്റ്റിക്കൽ പമ്പ് സിഗ്നലിൽ നിന്നുള്ള ഉയർന്ന ഊർജ്ജം (മറ്റൊരു ലേസർ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നത്) ഉയർന്ന ഊർജ്ജാവസ്ഥയിലുള്ള സിലിക്ക ഫൈബറിലെ ഡോപന്റ് എർബിയം അയോണുകളെ (Er3+) ഉത്തേജിപ്പിക്കുന്നു.ഇൻപുട്ട് ഒപ്റ്റിക്കൽ ഡാറ്റാ സിഗ്നൽ ആവേശഭരിതമായ എർബിയം അയോണുകളെ താഴ്ന്ന ഊർജ്ജ നിലയിലേക്കുള്ള പരിവർത്തനത്തെ ഉത്തേജിപ്പിക്കുകയും അതേ ഊർജ്ജമുള്ള ഫോട്ടോണുകളുടെ വികിരണത്തിന് കാരണമാകുകയും ചെയ്യുന്നു, അതായത് ഇൻപുട്ട് ഒപ്റ്റിക്കൽ സിഗ്നലിന്റെ അതേ തരംഗദൈർഘ്യം.

എനർജി ലെവൽ ഡയഗ്രം: സ്വതന്ത്ര എർബിയം അയോണുകൾ ഊർജ്ജ ബാൻഡിന്റെ വ്യതിരിക്തമായ അളവ് കാണിക്കുന്നു.എർബിയം അയോണുകൾ ഒരു സിലിക്ക ഫൈബറിലേക്ക് ഡോപ്പ് ചെയ്യുമ്പോൾ, അവയുടെ ഓരോ ഊർജ്ജ നിലകളും അടുത്ത ബന്ധമുള്ള നിരവധി തലങ്ങളായി വിഭജിച്ച് ഒരു ഊർജ്ജ ബാൻഡ് രൂപപ്പെടുന്നു.

1.4 EDFA-യിലെ ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ സംവിധാനം

പോപ്പുലേഷൻ ഇൻവേർഷൻ നേടുന്നതിന്, Er3+ അയോണുകൾ ഇന്റർമീഡിയറ്റ് ലെവൽ 2-ൽ പമ്പ് ചെയ്യപ്പെടുന്നു. പരോക്ഷ രീതിയിൽ (980-nm പമ്പിംഗ്), Er3+ അയോണുകൾ ലെവൽ 1-ൽ നിന്ന് ലെവൽ 3-ലേക്ക് തുടർച്ചയായി നീങ്ങുന്നു. അതിനെ തുടർന്ന്, വികിരണമല്ലാത്ത ശോഷണം ലെവൽ 2-ലേക്ക്, ആവശ്യമുള്ള തരംഗദൈർഘ്യം 1500-1600 nm-ൽ ഒപ്റ്റിക്കൽ സിഗ്നലുകൾ പ്രസരിപ്പിക്കുന്ന അവ ലെവൽ 1-ലേക്ക് വീഴുന്നു.ഇത് 3-ലെവൽ ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ മെക്കാനിസം എന്നാണ് അറിയപ്പെടുന്നത്.

കൂടുതൽ എർബിയം-ഡോപ്പഡ് ഉൽപ്പന്നങ്ങൾക്ക്, ദയവായി ഞങ്ങളുടെ വെബ്സൈറ്റിൽ നോക്കുക.

https://www.erbiumtechnology.com/erbium-laser-glasseye-safe-laser-glass/

ഇ-മെയിൽ:devin@erbiumtechnology.com

WhatsApp: +86-18113047438

ഫാക്സ്: +86-2887897578

ചേർക്കുക: No.23, Chaoyang റോഡ്, Xihe Street, Longquanyi districit, Chengdu,610107, China.