એર્બિયમ-ડોપેડ ફાઇબર એમ્પ્લીફાયર (EDFAs)

એર્બિયમ-ડોપ્ડ ફાઇબર એમ્પ્લીફાયર (EDFAs) એમ્પ્લીફિકેશન માધ્યમ તરીકે એર્બિયમ (Er3+) જેવા દુર્લભ-પૃથ્વી તત્વોનો ઉપયોગ કરે છે.ઉત્પાદન પ્રક્રિયા દરમિયાન તેને ફાઇબર કોરમાં ડોપ કરવામાં આવે છે.તેમાં કાચનો બનેલો ફાઇબરનો એક નાનો ટુકડો (સામાન્ય રીતે 10 મીટર અથવા તેથી વધુ)નો સમાવેશ થાય છે જેમાં આયન (Er3+) ના રૂપમાં ડોપન્ટ તરીકે એર્બિયમની થોડી નિયંત્રિત માત્રા ઉમેરવામાં આવે છે.આમ, સિલિકા ફાઇબર યજમાન માધ્યમ તરીકે કામ કરે છે.તે સિલિકા ફાઇબરને બદલે ડોપેન્ટ્સ (એર્બિયમ) છે જે ઓપરેટિંગ વેવલેન્થ અને ગેઇન બેન્ડવિડ્થ નક્કી કરે છે.EDFAs સામાન્ય રીતે 1550 nm તરંગલંબાઇના પ્રદેશમાં કાર્ય કરે છે અને 1 Tbps કરતાં વધુની ક્ષમતા ઓફર કરી શકે છે.તેથી, તેઓ WDM સિસ્ટમ્સમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

ઉત્તેજિત ઉત્સર્જનનો સિદ્ધાંત EDFA ના એમ્પ્લીફિકેશન મિકેનિઝમ માટે લાગુ પડે છે.જ્યારે ડોપન્ટ (એર્બિયમ આયન) ઉચ્ચ-ઊર્જા સ્થિતિમાં હોય છે, ત્યારે ઇનપુટ ઓપ્ટિકલ સિગ્નલનો એક ઘટના ફોટોન તેને ઉત્તેજિત કરશે.તે તેની કેટલીક ઉર્જા ડોપેન્ટને મુક્ત કરે છે અને નીચી-ઊર્જા અવસ્થા ("ઉત્તેજિત ઉત્સર્જન")માં પરત આવે છે જે વધુ સ્થિર હોય છે.નીચેનો આંકડો EDFA ની મૂળભૂત રચના દર્શાવે છે.

1.1 EDFA ની મૂળભૂત રચના

પંપ લેસર ડાયોડ સામાન્ય રીતે ઉચ્ચ શક્તિ (~ 10-200 mW) પર તરંગલંબાઇ (980 nm અથવા 1480 nm) નો ઓપ્ટિકલ સિગ્નલ ઉત્પન્ન કરે છે.આ સિગ્નલ WDM કપ્લર દ્વારા સિલિકા ફાઇબરના એર્બિયમડોપેડ વિભાગમાં પ્રકાશ ઇનપુટ સિગ્નલ સાથે જોડાયેલું છે.એર્બિયમ આયનો આ પંપ સિગ્નલ ઊર્જાને શોષી લેશે અને તેમની ઉત્તેજિત સ્થિતિમાં કૂદી જશે.આઉટપુટ લાઇટ સિગ્નલનો એક ભાગ ઓપ્ટિકલ ફિલ્ટર અને ડિટેક્ટર દ્વારા પંપ લેસરના ઇનપુટ પર ટેપ કરીને પાછો આપવામાં આવે છે.આ ફીડબેક પાવર કંટ્રોલ મિકેનિઝમ તરીકે કામ કરે છે જેથી EDFA ને સ્વ-નિયમનકારી એમ્પ્લીફાયર તરીકે બનાવી શકાય.જ્યારે બધા મેટાસ્ટેબલ ઇલેક્ટ્રોનનો વપરાશ થાય છે, ત્યારે આગળ કોઈ એમ્પ્લીફિકેશન થતું નથી.તેથી, સિસ્ટમ આપમેળે સ્થિર થાય છે કારણ કે EDFA ની આઉટપુટ ઓપ્ટિકલ પાવર ઇનપુટ પાવર વધઘટને ધ્યાનમાં લીધા વિના લગભગ સતત રહે છે, જો કોઈ હોય તો.

1.2 EDFA નું સરળ કાર્યાત્મક યોજનાકીય

ઉપરોક્ત આકૃતિ EDFA ની સરળ કાર્યાત્મક યોજના દર્શાવે છે જેમાં WDM કપ્લર દ્વારા લેસરમાંથી પંપ સિગ્નલ ઇનપુટ ઓપ્ટિકલ સિગ્નલમાં (1480 nm અથવા 980 nm પર) ઉમેરવામાં આવે છે.

આ રેખાકૃતિ ખૂબ જ મૂળભૂત EDF એમ્પ્લીફાયર બતાવે છે.પંપ સિગ્નલની તરંગલંબાઇ (લગભગ 50 mW ની પંપ શક્તિ સાથે) 1480 nm અથવા 980 nm છે.આ પંપ સિગ્નલનો અમુક ભાગ એર્બિયમ-ડોપ્ડ ફાઇબરની ટૂંકી લંબાઈમાં ઉત્તેજિત ઉત્સર્જન દ્વારા ઇનપુટ ઓપ્ટિકલ સિગ્નલમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે.તે લગભગ 5-15 dB નો લાક્ષણિક ઓપ્ટિકલ ગેઇન અને 10 dB કરતા ઓછો અવાજ ધરાવે છે.1550 nm ઓપરેશન માટે, 30-40 dB ઓપ્ટિકલ ગેઇન મેળવવાનું શક્ય છે.

1.3 EDFA ની પ્રાયોગિક અનુભૂતિ

ઉપરોક્ત આકૃતિ WDM એપ્લિકેશનમાં ઉપયોગમાં લેવાતી વખતે તેના વ્યવહારુ માળખા સાથે EDFA ની સરળ કામગીરી દર્શાવે છે.

બતાવ્યા પ્રમાણે, તેમાં નીચેના મુખ્ય ભાગો શામેલ છે:

• ઇનપુટ પર એક આઇસોલેટર.આ EDFA દ્વારા પેદા થતા અવાજને ટ્રાન્સમીટરના છેડા તરફ પ્રચાર કરતા અટકાવે છે.

• WDM કપ્લર.તે લો-પાવર 1550 nm ઓપ્ટિકલ ઇનપુટ ડેટા સિગ્નલને 980 nm તરંગલંબાઇ પર હાઇ-પાવર પમ્પિંગ ઓપ્ટિકલ સિગ્નલ (પંપ સ્ત્રોત જેવા કે લેસરમાંથી) સાથે જોડે છે.

• એર્બિયમ-ડોપેડ સિલિકા ફાઇબરનો એક નાનો વિભાગ.હકીકતમાં, આ EDFA ના સક્રિય માધ્યમ તરીકે સેવા આપે છે.

• આઉટપુટ પર એક આઇસોલેટર.તે એર્બિયમ-ડોપ્ડ સિલિકા ફાઇબરમાં પ્રવેશતા કોઈપણ બેક-રિફ્લેક્ટેડ ઓપ્ટિકલ સિગ્નલને રોકવામાં મદદ કરે છે.

અંતિમ આઉટપુટ સિગ્નલ એ એમ્પ્લીફાઇડ 1550 nm તરંગલંબાઇ ઓપ્ટિકલ ડેટા સિગ્નલ છે જેમાં શેષ 980 nm તરંગલંબાઇ પંપ સિગ્નલ છે.

એર્બિયમ-ડોપેડ ફાઇબર એમ્પ્લીફાયર (EDFAs) ના પ્રકાર

એર્બિયમ-ડોપેડ ફાઇબર એમ્પ્લીફાયર (EDFAs) ના બે પ્રકારના બંધારણ છે:

• સહ-પ્રચાર પંપ સાથે EDFA

• પ્રતિ-પ્રચાર પંપ સાથે EDFA

નીચેની આકૃતિ પ્રતિ-પ્રચાર પંપ અને દ્વિદિશ પંપ વ્યવસ્થાઓ દર્શાવે છે જેનો ઉપયોગ EDFA માળખામાં થઈ શકે છે.

પંપની વિવિધ વ્યવસ્થા

સહ-પ્રચાર પંપ EDFA ઓછા અવાજ સાથે ઓછી આઉટપુટ ઓપ્ટિકલ પાવર દર્શાવે છે;જ્યારે કાઉન્ટર-પ્રોપેગેટિંગ પંપ EDFA ઉચ્ચ આઉટપુટ ઓપ્ટિકલ પાવર પ્રદાન કરે છે પરંતુ વધુ અવાજ પણ ઉત્પન્ન કરે છે.સામાન્ય વાણિજ્યિક EDFA માં, એક સાથે સહ-પ્રચાર અને પ્રતિ-પ્રસાર પમ્પિંગ સાથે દ્વિ-દિશા પંપનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે જે પ્રમાણમાં સમાન ઓપ્ટિકલ ગેઇનમાં પરિણમે છે.

બૂસ્ટર, ઇન-લાઇન અને પ્રી-એમ્પ્લીફાયર તરીકે EDFA ની એપ્લિકેશન

ઓપ્ટિકલ ફાઈબર કોમ્યુનિકેશન લિંકની લાંબા અંતરની એપ્લિકેશનમાં, EDFA નો ઉપયોગ ઓપ્ટિકલ ટ્રાન્સમીટરના આઉટપુટ પર બૂસ્ટર એમ્પ્લીફાયર તરીકે થઈ શકે છે, ઓપ્ટિકલ ફાઈબરની સાથે એક ઇન-લાઈન ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર તેમજ પ્રી-એમ્પ્લીફાયર તરીકે રીસીવર, ઉપરની આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે.

નોંધનીય છે કે ફાઈબરની ખોટના આધારે ઇન-લાઇન EDFA 20-100 કિમીના અંતરે મૂકવામાં આવે છે.ઓપ્ટિકલ ઇનપુટ સિગ્નલ 1.55 μm તરંગલંબાઇ પર છે, જ્યારે પંપ લેસર 1.48 μm અથવા 980 nm તરંગલંબાઇ પર કાર્ય કરે છે.એર્બિયમ-ડોપ્ડ ફાઇબરની લાક્ષણિક લંબાઈ 10-50 મીટર છે.

EDFAs માં એમ્પ્લીફિકેશન મિકેનિઝમ

અગાઉ જણાવ્યું તેમ, EDFA માં એમ્પ્લીફિકેશન મિકેનિઝમ લેસરની જેમ ઉત્તેજિત ઉત્સર્જન પર આધારિત છે.ઓપ્ટિકલ પંપ સિગ્નલ (બીજા લેસર દ્વારા ઉત્પાદિત) માંથી ઉચ્ચ ઉર્જા ઉપલા ઉર્જા અવસ્થામાં સિલિકા ફાઈબરમાં ડોપેન્ટ એર્બિયમ આયનો (Er3+) ને ઉત્તેજિત કરે છે.ઇનપુટ ઓપ્ટિકલ ડેટા સિગ્નલ ઉત્તેજિત એર્બિયમ આયનોના નીચલી ઉર્જા અવસ્થામાં સંક્રમણને ઉત્તેજિત કરે છે અને તે જ ઉર્જા સાથેના ફોટોનના રેડિયેશનમાં પરિણમે છે, એટલે કે ઇનપુટ ઓપ્ટિકલ સિગ્નલની સમાન તરંગલંબાઇ.

એનર્જી-લેવલ ડાયાગ્રામ: ફ્રી એર્બિયમ આયનો એનર્જી બેન્ડના અલગ સ્તરનું પ્રદર્શન કરે છે.જ્યારે એર્બિયમ આયનોને સિલિકા ફાઇબરમાં ડોપ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તેમના દરેક ઉર્જા સ્તરો સંખ્યાબંધ નજીકથી સંબંધિત સ્તરોમાં વિભાજિત થાય છે જેથી ઊર્જા બેન્ડ રચાય.

1.4 EDFA માં એમ્પ્લીફિકેશન મિકેનિઝમ

વસ્તી વ્યુત્ક્રમ પ્રાપ્ત કરવા માટે, Er3+ આયનોને મધ્યવર્તી સ્તર 2 પર પમ્પ કરવામાં આવે છે. પરોક્ષ પદ્ધતિમાં (980-nm પમ્પિંગ), Er3+ આયનો સતત સ્તર 1 થી સ્તર 3 પર ખસેડવામાં આવે છે. તે પછી સ્તર 2 પર બિન-રેડિએટીવ ક્ષીણ થાય છે. જ્યાં તેઓ 1500-1600 nm ની ઇચ્છિત તરંગલંબાઇમાં ઓપ્ટિકલ સિગ્નલોનું વિસર્જન કરીને સ્તર 1 પર આવે છે.આને 3-સ્તરની એમ્પ્લીફિકેશન મિકેનિઝમ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

વધુ એર્બિયમ-ડોપેડ ઉત્પાદનો માટે, કૃપા કરીને અમારી વેબસાઇટ પર એક નજર નાખો.

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

ઈ-મેલ:devin@erbiumtechnology.com

WhatsApp: +86-18113047438

ફેક્સ: +86-2887897578

ઉમેરો: No.23, Chaoyang road, Xihe street, Longquanyi disstrcit, Chengdu,610107, China.