ఎర్బియం-డోప్డ్ ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్స్ (EDFAలు)

ఎర్బియం-డోప్డ్ ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్‌లు (EDFAలు) ఎర్బియం (Er3+) వంటి అరుదైన-భూమి మూలకాలను యాంప్లిఫికేషన్ మాధ్యమంగా ఉపయోగించుకుంటాయి.ఇది తయారీ ప్రక్రియలో ఫైబర్ కోర్‌లోకి డోప్ చేయబడుతుంది.ఇది గాజుతో తయారు చేయబడిన ఒక చిన్న ఫైబర్ (సాధారణంగా 10 మీ లేదా అంతకంటే ఎక్కువ) కలిగి ఉంటుంది, దీనిలో ఒక చిన్న నియంత్రిత మొత్తంలో ఎర్బియం అయాన్ (Er3+) రూపంలో డోపాంట్‌గా జోడించబడుతుంది.అందువలన, సిలికా ఫైబర్ హోస్ట్ మాధ్యమంగా పనిచేస్తుంది.ఇది ఆపరేటింగ్ తరంగదైర్ఘ్యం మరియు లాభం బ్యాండ్‌విడ్త్‌ను నిర్ణయించే సిలికా ఫైబర్ కంటే డోపాంట్లు (ఎర్బియం).EDFAలు సాధారణంగా 1550 nm తరంగదైర్ఘ్యం ప్రాంతంలో పనిచేస్తాయి మరియు 1 Tbps కంటే ఎక్కువ సామర్థ్యాలను అందించగలవు.కాబట్టి, అవి WDM వ్యవస్థలలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి.

EDFA యొక్క యాంప్లిఫికేషన్ మెకానిజం కోసం ఉత్తేజిత ఉద్గారాల సూత్రం వర్తిస్తుంది.డోపాంట్ (ఎర్బియం అయాన్) అధిక-శక్తి స్థితిలో ఉన్నప్పుడు, ఇన్‌పుట్ ఆప్టికల్ సిగ్నల్ యొక్క సంఘటన ఫోటాన్ దానిని ప్రేరేపిస్తుంది.ఇది డోపాంట్‌కు కొంత శక్తిని విడుదల చేస్తుంది మరియు మరింత స్థిరంగా ఉండే తక్కువ-శక్తి స్థితికి ("ప్రేరేపిత ఉద్గార") తిరిగి వస్తుంది.దిగువ బొమ్మ EDFA యొక్క ప్రాథమిక నిర్మాణాన్ని చూపుతుంది.

1.1 EDFA యొక్క ప్రాథమిక నిర్మాణం

పంప్ లేజర్ డయోడ్ సాధారణంగా అధిక శక్తి (~ 10–200 mW) వద్ద తరంగదైర్ఘ్యం (980 nm లేదా 1480 nm వద్ద) యొక్క ఆప్టికల్ సిగ్నల్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.ఈ సిగ్నల్ WDM కప్లర్ ద్వారా సిలికా ఫైబర్ యొక్క ఎర్బియండోప్డ్ విభాగంలో లైట్ ఇన్‌పుట్ సిగ్నల్‌తో జతచేయబడుతుంది.ఎర్బియం అయాన్లు ఈ పంపు సిగ్నల్ శక్తిని గ్రహిస్తాయి మరియు వాటి ఉత్తేజిత స్థితికి దూకుతాయి.అవుట్‌పుట్ లైట్ సిగ్నల్‌లో కొంత భాగం ఆప్టికల్ ఫిల్టర్ మరియు డిటెక్టర్ ద్వారా పంప్ లేజర్ ఇన్‌పుట్ వద్ద ట్యాప్ చేయబడుతుంది మరియు తిరిగి అందించబడుతుంది.ఇది EDFAలను స్వీయ-నియంత్రణ యాంప్లిఫైయర్‌లుగా చేయడానికి ఫీడ్‌బ్యాక్ పవర్ కంట్రోల్ మెకానిజం వలె పనిచేస్తుంది.అన్ని మెటాస్టేబుల్ ఎలక్ట్రాన్లు వినియోగించబడినప్పుడు తదుపరి విస్తరణ జరగదు.అందువల్ల, సిస్టమ్ స్వయంచాలకంగా స్థిరీకరించబడుతుంది ఎందుకంటే EDFA యొక్క అవుట్‌పుట్ ఆప్టికల్ పవర్ ఏదైనా ఇన్‌పుట్ పవర్ హెచ్చుతగ్గులతో సంబంధం లేకుండా దాదాపు స్థిరంగా ఉంటుంది.

1.2 EDFA యొక్క సరళీకృత ఫంక్షనల్ స్కీమాటిక్

WDM కప్లర్ ద్వారా ఇన్‌పుట్ ఆప్టికల్ సిగ్నల్‌కి (1480 nm లేదా 980 nm వద్ద) లేజర్ నుండి పంప్ సిగ్నల్ జోడించబడే EDFA యొక్క సరళీకృత ఫంక్షనల్ స్కీమాటిక్‌ను పై బొమ్మ చూపుతుంది.

ఈ రేఖాచిత్రం చాలా ప్రాథమిక EDF యాంప్లిఫైయర్‌ను చూపుతుంది.పంప్ సిగ్నల్ యొక్క తరంగదైర్ఘ్యం (సుమారు 50 mW పంపు శక్తితో) 1480 nm లేదా 980 nm.ఈ పంప్ సిగ్నల్‌లో కొంత భాగం ఎర్బియం-డోప్డ్ ఫైబర్ యొక్క తక్కువ పొడవులో ఉద్దీపన ఉద్గారాల ద్వారా ఇన్‌పుట్ ఆప్టికల్ సిగ్నల్‌కు బదిలీ చేయబడుతుంది.ఇది 5–15 dB యొక్క సాధారణ ఆప్టికల్ లాభం మరియు 10 dB కంటే తక్కువ నాయిస్ ఫిగర్ కలిగి ఉంటుంది.1550 nm ఆపరేషన్ కోసం, 30-40 dB ఆప్టికల్ లాభం పొందడం సాధ్యమవుతుంది.

1.3 EDFA యొక్క ప్రాక్టికల్ రియలైజేషన్

WDM అప్లికేషన్‌లో ఉపయోగించినప్పుడు పై బొమ్మ దాని ఆచరణాత్మక నిర్మాణంతో EDFA యొక్క సరళీకృత ఆపరేషన్‌ను వర్ణిస్తుంది.

చూపినట్లుగా, ఇది క్రింది ప్రధాన భాగాలను కలిగి ఉంటుంది:

• ఇన్‌పుట్ వద్ద ఒక ఐసోలేటర్.ఇది EDFA ద్వారా ఉత్పన్నమయ్యే శబ్దాన్ని ట్రాన్స్‌మిటర్ ఎండ్ వైపు వ్యాపించకుండా చేస్తుంది.

• ఒక WDM కప్లర్.ఇది తక్కువ-శక్తి 1550 nm ఆప్టికల్ ఇన్‌పుట్ డేటా సిగ్నల్‌ను 980 nm తరంగదైర్ఘ్యం వద్ద అధిక-పవర్ పంపింగ్ ఆప్టికల్ సిగ్నల్‌తో (లేజర్ వంటి పంపు మూలం నుండి) మిళితం చేస్తుంది.

• ఎర్బియం-డోప్డ్ సిలికా ఫైబర్ యొక్క చిన్న విభాగం.వాస్తవానికి, ఇది EDFA యొక్క క్రియాశీల మాధ్యమంగా పనిచేస్తుంది.

• అవుట్‌పుట్ వద్ద ఒక ఐసోలేటర్.ఇది ఎర్బియం-డోప్డ్ సిలికా ఫైబర్‌లోకి ప్రవేశించకుండా బ్యాక్-రిఫ్లెక్ట్ చేసిన ఆప్టికల్ సిగ్నల్‌ను నిరోధించడంలో సహాయపడుతుంది.

చివరి అవుట్‌పుట్ సిగ్నల్ అవశేష 980 nm తరంగదైర్ఘ్యం పంప్ సిగ్నల్‌తో విస్తరించిన 1550 nm తరంగదైర్ఘ్యం ఆప్టికల్ డేటా సిగ్నల్.

ఎర్బియం-డోప్డ్ ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్‌ల రకాలు (EDFAలు)

ఎర్బియం-డోప్డ్ ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్స్ (EDFAలు) యొక్క రెండు రకాల నిర్మాణాలు ఉన్నాయి:

• సహ-ప్రచార పంపుతో EDFA

• కౌంటర్-ప్రచార పంపుతో EDFA

దిగువ బొమ్మ EDFA నిర్మాణాలలో ఉపయోగించగల కౌంటర్-ప్రచార పంప్ మరియు ద్వి దిశాత్మక పంపు ఏర్పాట్లను చూపుతుంది.

వివిధ పంపు ఏర్పాట్లు

సహ-ప్రచారం చేసే పంప్ EDFA తక్కువ శబ్దంతో తక్కువ అవుట్‌పుట్ ఆప్టికల్ శక్తిని కలిగి ఉంటుంది;ప్రతి-ప్రచారం చేసే పంప్ EDFA అధిక అవుట్‌పుట్ ఆప్టికల్ శక్తిని అందిస్తుంది కానీ ఎక్కువ శబ్దాన్ని కూడా ఉత్పత్తి చేస్తుంది.ఒక సాధారణ వాణిజ్య EDFAలో, ఏకకాలంలో సహ-ప్రచారం మరియు ప్రతి-ప్రచారం చేసే పంపింగ్‌తో ద్వి-దిశాత్మక పంపు ఉపయోగించబడుతుంది, దీని ఫలితంగా సాపేక్షంగా ఏకరీతి ఆప్టికల్ లాభం లభిస్తుంది.

బూస్టర్, ఇన్-లైన్ మరియు ప్రీ-యాంప్లిఫైయర్‌గా EDFA యొక్క అప్లికేషన్

ఆప్టికల్ ఫైబర్ కమ్యూనికేషన్ లింక్ యొక్క సుదూర అప్లికేషన్‌లో, EDFAలను ఆప్టికల్ ట్రాన్స్‌మిటర్ యొక్క అవుట్‌పుట్ వద్ద బూస్టర్ యాంప్లిఫైయర్‌గా ఉపయోగించవచ్చు, ఆప్టికల్ ఫైబర్‌తో పాటు ఇన్-లైన్ ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్ అలాగే ప్రీ-యాంప్లిఫైయర్ దీనికి ముందు రిసీవర్, పై చిత్రంలో చూపిన విధంగా.

ఫైబర్ నష్టాన్ని బట్టి ఇన్-లైన్ EDFAలు 20-100 కి.మీ దూరంలో ఉంచబడతాయని గమనించవచ్చు.ఆప్టికల్ ఇన్‌పుట్ సిగ్నల్ 1.55 μm తరంగదైర్ఘ్యం వద్ద ఉంది, అయితే పంప్ లేజర్‌లు 1.48 μm లేదా 980 nm తరంగదైర్ఘ్యం వద్ద పనిచేస్తాయి.ఎర్బియం-డోప్డ్ ఫైబర్ యొక్క సాధారణ పొడవు 10-50 మీ.

EDFAలలో యాంప్లిఫికేషన్ మెకానిజం

ముందే చెప్పినట్లుగా, EDFAలోని యాంప్లిఫికేషన్ మెకానిజం లేజర్‌లో మాదిరిగానే ఉద్దీపన ఉద్గారాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది.ఆప్టికల్ పంప్ సిగ్నల్ నుండి అధిక శక్తి (మరొక లేజర్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడింది) ఎగువ శక్తి స్థితిలో ఉన్న సిలికా ఫైబర్‌లోని డోపాంట్ ఎర్బియం అయాన్‌లను (Er3+) ఉత్తేజపరుస్తుంది.ఇన్‌పుట్ ఆప్టికల్ డేటా సిగ్నల్ ఉద్వేగభరితమైన ఎర్బియం అయాన్‌లను తక్కువ శక్తి స్థితికి మార్చడాన్ని ప్రేరేపిస్తుంది మరియు అదే శక్తితో ఫోటాన్‌ల రేడియేషన్‌కు దారితీస్తుంది, అంటే ఇన్‌పుట్ ఆప్టికల్ సిగ్నల్‌కు సమానమైన తరంగదైర్ఘ్యం.

శక్తి-స్థాయి రేఖాచిత్రం: ఉచిత ఎర్బియం అయాన్లు శక్తి బ్యాండ్ యొక్క వివిక్త స్థాయిలను ప్రదర్శిస్తాయి.ఎర్బియం అయాన్‌లను సిలికా ఫైబర్‌లోకి డోప్ చేసినప్పుడు, వాటి ప్రతి శక్తి స్థాయిలు చాలా దగ్గరి సంబంధం ఉన్న స్థాయిలుగా విడిపోతాయి, తద్వారా శక్తి బ్యాండ్ ఏర్పడుతుంది.

1.4 EDFAలో యాంప్లిఫికేషన్ మెకానిజం

జనాభా విలోమాన్ని సాధించడానికి, Er3+ అయాన్లు ఇంటర్మీడియట్ స్థాయి 2 వద్ద పంప్ చేయబడతాయి. పరోక్ష పద్ధతిలో (980-nm పంపింగ్), Er3+ అయాన్‌లు నిరంతరం స్థాయి 1 నుండి స్థాయి 3కి తరలించబడతాయి. ఇది రేడియేటివ్‌గా క్షీణించకుండా స్థాయి 2 వరకు ఉంటుంది. అవి 1500–1600 nm యొక్క కావలసిన తరంగదైర్ఘ్యంలో ఆప్టికల్ సిగ్నల్‌లను ప్రసరింపజేస్తూ స్థాయి 1కి పడిపోతాయి.దీనిని 3-స్థాయి యాంప్లిఫికేషన్ మెకానిజం అంటారు.

మరిన్ని ఎర్బియం-డోప్డ్ ఉత్పత్తుల కోసం, దయచేసి మా వెబ్‌సైట్‌లో చూడండి.

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

ఇ-మెయిల్:devin@erbiumtechnology.com

WhatsApp: +86-18113047438

ఫ్యాక్స్: +86-2887897578

జోడించు: No.23, Chaoyang రహదారి, Xihe వీధి, Longquanyi జిల్లా, Chengdu,610107, చైనా.