EDFA क्या है (erbium - डोपेड फाइबर एम्पलीफायर)
EDFA एक सक्रिय ऑप्टिकल डिवाइस है जो दुर्लभ पृथ्वी तत्व "एर्बियम (ER)" के साथ एक ऑप्टिकल फाइबर के कोर को डोपिंग करके कमजोर 1550nm ऑप्टिकल संकेतों को बढ़ाता है, जो एर्बियम आयनों के उत्तेजित उत्सर्जन प्रभाव का उपयोग करता है।
प्रमुख विशेषताऐं:कम शोर, उच्च लाभ, विस्तृत बैंडविड्थ
बंदरगाह:
1। सिग्नल इनपुट पोर्ट (IN): कमजोर 1550NM सिग्नल को कनेक्ट करें जिसे प्रवर्धित करने की आवश्यकता है (जैसे कि ऑप्टिकल फाइबर ट्रांसमिशन लॉस के बाद सिग्नल, या रिसीवर से पहले कमजोर सिग्नल)। इनपुट पावर आमतौर पर -30 से -10 डीबीएम होता है और इसे ऑप्टिकल फाइबर (जैसे, एसएमएफ -28) के प्रकार से मेल खाना चाहिए।
2। सिग्नल आउटपुट पोर्ट (आउट): प्रवर्धित 1550NM सिग्नल (बाद के ट्रांसमिशन या रिसेप्शन के लिए) को आउटपुट करता है। आउटपुट पावर आमतौर पर 0 से 20dbm (MilliWatts स्तर) के बीच होता है, जिसमें कम प्रतिबिंब डिजाइन (सिग्नल रिटर्न हस्तक्षेप से बचने के लिए) के साथ होता है।
3। पंप पोर्ट: एरबियम आयनों (कोर एनर्जी इनपुट पोर्ट) के लिए उत्तेजना ऊर्जा प्रदान करने के लिए पंप लेजर से जुड़ता है। मुख्य पंप तरंग दैर्ध्य: 980nm (कम शोर) या 1480NM (उच्च लाभ); पंप पावर 100 ~ 500MW।
4। निगरानी पोर्ट (मोन): वास्तविक - प्रवर्धित सिग्नल की शक्ति और तरंग दैर्ध्य स्थिरता (परिचालन उपयोग के लिए) की समय निगरानी के लिए आउटपुट सिग्नल का 1% ~ 5% निकालता है। आउटपुट पावर मुख्य सिग्नल (आमतौर पर -20 ~ -10dbm) की तुलना में बहुत कम है, जो मुख्य सिग्नल के संचरण को प्रभावित नहीं करता है।
ऑपरेटिंग सिद्धांत:
1। पंप उत्तेजना (ऊर्जा इंजेक्शन) पंप लेजर "पंप पोर्ट," के माध्यम से 980nm/1480nm पंप प्रकाश को इंजेक्ट करता है, और कोर में er inter ⁺ ⁺ eans पंपिंग ऊर्जा को अवशोषित करता है, जमीन की स्थिति (4i₁₅/} से संक्रमण (4i₁₅/}) से एक उच्च - ऊर्जा उत्साहित राज्य (980nm पंप → 4i →)।
2। जनसंख्या उलटा (प्रवर्धन के लिए स्थिति) उच्च - ऊर्जा er (} आयन अत्यधिक अस्थिर हैं और तेजी से एक मेटास्टेबल राज्य (4i₁₃/}) के लिए "नॉन - विकिरण संक्रमण" के माध्यम से गिरते हैं (लगभग 10ms के जीवनकाल के साथ, लंबे समय तक - जब मेटास्टेबल राज्य में er of आयनों की संख्या काफी हद तक जमीनी राज्य आयनों से अधिक हो जाती है, तो एक "जनसंख्या उलटा" होता है (ऑप्टिकल प्रवर्धन के लिए एक मुख्य स्थिति)।
3। सिग्नल प्रवर्धन (उत्तेजित उत्सर्जन) 1550NM सिग्नल लाइट जिसे प्रवर्धित करने की आवश्यकता है, "इनपुट पोर्ट" के माध्यम से एर्बियम - डोपेड फाइबर में प्रवेश करता है। सिग्नल लाइट की फोटॉन ऊर्जा पूरी तरह से मेटास्टेबल स्टेट से एरो आयनों के ग्राउंड स्टेट से संक्रमण ऊर्जा से मेल खाती है, मेटास्टेबल एरो आयनों को तेजी से ग्राउंड स्टेट में वापस संक्रमण करने के लिए रोमांचक है और नए फोटॉन को छोड़ता है जो सिग्नल लाइट के लिए आवृत्ति, चरण और ध्रुवीकरण में समान हैं; ये नए फोटॉन सुपरकंडक्ट रूप से मूल सिग्नल लाइट के साथ गठबंधन करते हैं, सिग्नल पावर के "एक्सपोनेंशियल प्रवर्धन" को प्राप्त करते हैं, जो अंततः "आउटपुट पोर्ट" के माध्यम से आउटपुट होता है।
आवेदन:
1। लॉन्ग - दूरी ऑप्टिकल फाइबर संचार बैकबोन नेटवर्क, सिग्नल क्षीणन के लिए क्षतिपूर्ति के लिए इंटरसिटी और ट्रांसोकेनिक ऑप्टिकल केबलों में तैनात "लाइन एम्पलीफायर" के रूप में सेवारत।
2। ऑप्टिकल फाइबर संचार टर्मिनल, जहां रिसीवर अंत कमजोर संकेतों को बढ़ाने के लिए पूर्व - एम्पलीफायर के रूप में कार्य करता है, मोबाइल बेस स्टेशनों और ऑप्टिकल मॉडेम की संवेदनशीलता को बढ़ाने के लिए। ट्रांसमीटर एंड के रूप में, यह ट्रांसमिशन पावर को थोड़ा बढ़ाने के लिए एक पावर एम्पलीफायर के रूप में कार्य करता है।
3। CATV (केबल टेलीविजन) सिस्टम में, सैकड़ों किलोमीटर के लिए कवरेज प्राप्त करने के लिए 1550nm तरंग दैर्ध्य रेंज में टेलीविजन सिग्नल को बढ़ाते हुए, क्षीणन के कारण चित्र गुणवत्ता गिरावट से बचते हैं।
4। ऑप्टिकल फाइबर सेंसिंग सिस्टम, तनाव और तापमान सेंसर से कमजोर ऑप्टिकल सिग्नल को बढ़ाते हैं, जैसे कि वास्तविक - पुल और तेल और गैस पाइपलाइनों की समय की निगरानी, संवेदन दूरी (100 किलोमीटर से अधिक) तक।
Eydfa क्या है (erbium - ytterbium Co - doped फाइबर एम्पलीफायर)
ऑप्टिकल फाइबर कोर में एर्बियम आयनों और ytterbium आयनों दोनों को डोपिंग करते हुए, ytterbium आयनों के तंत्र का उपयोग करते हुए "कुशलता से पंप प्रकाश को अवशोषित करना और एरबियम आयनों को ऊर्जा को स्थानांतरित करना," 1550NM तरंगदैर्ध्य बैंड में उच्च शक्ति ऑप्टिकल सिग्नल प्रवर्धन उपकरणों को प्राप्त करता है, एडफा के बिजली सीमाओं के माध्यम से तोड़ता है।
प्रमुख विशेषताऐं:EDFA की तुलना में, इसमें उच्च पंप अवशोषण दक्षता, मजबूत उच्च शक्ति सहिष्णुता और उच्च उत्पादन शक्ति है।
बंदरगाह:
1। सिग्नल इनपुट पोर्ट (IN): एक व्यापक इनपुट पावर रेंज (-20 से 0DBM) और उच्च शक्ति सहिष्णुता (बाहर जलने से बचने के लिए) के साथ 1550NM सिग्नल (कमजोर या मध्यम शक्ति सिग्नल) से जुड़ता है।
2। सिग्नल आउटपुट पोर्ट (आउट): आउटपुट हाई पावर 1550NM सिग्नल (लेजर एप्लिकेशन या हाई पावर ट्रांसमिशन के लिए), आउटपुट पावर के साथ 1W से 1KW (वाट से किलोवाट स्तर तक) तक, उच्च शक्ति कनेक्टर्स (जैसे कि FC/APC हाई पावर संस्करण) की आवश्यकता होती है, जिसमें बर्न प्रोटेक्शन और लाइट लीक की रोकथाम होती है।
3। पंप पोर्ट: कुल पंप पावर (उच्च शक्ति उत्पादन का मूल) को बढ़ाने के लिए कई पंपों को संयोजन में इंजेक्ट किया जा सकता है। मुख्यधारा पंप तरंग दैर्ध्य: 808nm (कम लागत) या 915nm (उच्च दक्षता); 5 से 20W की एकल पंप शक्ति, कई पंपों की कुल शक्ति 50W से अधिक तक पहुंच सकती है।
4। निगरानी/नियंत्रण पोर्ट: ① आउटपुट पावर और तापमान (ओवरहीटिंग से बचने के लिए) पर नज़र रखता है; ② पंप पावर/गेन को समायोजित करने के लिए बाहरी नियंत्रण मॉड्यूल। निगरानी पोर्ट सिग्नल का 0.1% से 1% (उच्च शक्ति उत्पादन को प्रभावित करने से बचने के लिए) निकालता है; नियंत्रण पोर्ट RS485/ईथरनेट प्रोटोकॉल का समर्थन करता है।
ऑपरेटिंग सिद्धांत:
1। पंप उत्तेजना (ytterbium आयन वरीयता) मल्टी - पंप लेज़रों ने "पंप पोर्ट" के माध्यम से 808nm/915nm पर पंप प्रकाश को इंजेक्ट किया। फाइबर कोर में ytterbium आयन (yb of) अधिमानतः ऊर्जा को अवशोषित करते हैं, जमीनी राज्य (₇f₇/₂) से उत्साहित अवस्था (₅f₅/₂) में संक्रमण करते हैं।
2। ऊर्जा हस्तांतरण (ytterbium to erbium) उत्साहित ytterbium आयन सीधे फोटॉन का उत्सर्जन नहीं करते हैं; इसके बजाय, वे कुशलता से निकटवर्ती एर्बियम आयनों (er {) को "नॉन - विकिरण ऊर्जा हस्तांतरण" के माध्यम से ऊर्जा हस्तांतरित करते हैं, "एरबियम आयनों को जमीन राज्य (4i₁₅/₂) से एक मेटास्टेबल राज्य (4i₁₃/₂) में संक्रमण करने की अनुमति देता है। यह कदम EDFA में पंप प्रकाश के एर्बियम आयन प्रत्यक्ष अवशोषण की कम दक्षता को संबोधित करता है और एर्बियम आयनों की उच्च सांद्रता के कारण होने वाली ऊर्जा अपशिष्ट से बचता है।
3। सिग्नल प्रवर्धन (एर्बियम आयन उत्तेजित उत्सर्जन) EDFA के अनुरूप है: 1550NM सिग्नल लाइट मेटास्टेबल एर्बियम आयनों को संक्रमण के लिए उत्साहित करता है, सिग्नल प्रवर्धन को प्राप्त करने के लिए आवृत्ति - से मेल खाता है। Ytterbium आयनों द्वारा हस्तांतरित मजबूत ऊर्जा के कारण, यह उच्च पावर सिग्नल आउटपुट (वाट - स्तर / किलोवाट - स्तर) का समर्थन कर सकता है।
आवेदन:
1। उच्च - पावर फाइबर संचार, जिसका उपयोग मेट्रोपॉलिटन एरिया नेटवर्क और एक्सेस नेटवर्क के लिए "पावर एम्पलीफायर" के रूप में किया जाता है, मल्टी - चैनल सिग्नल की कुल आउटपुट पावर को बढ़ाता है, जैसे कि 50 किलोमीटर से अधिक उपनगरीय ऑप्टिकल नेटवर्क में।
2। औद्योगिक - ग्रेड फाइबर लेजर, कोर प्रवर्धन उपकरणों के रूप में सेवारत, आउटपुट किलोवाट - स्तर 1550nm लेज़रों का उपयोग धातु काटने (स्टेनलेस स्टील, एल्यूमीनियम मिश्र धातु), वेल्डिंग, और सतह उपचार (जैसे ऑटोमोबाइल निर्माण, एरोस्मेस) के लिए किया जाता है।
3। मेडिकल लेजर उपकरण, आउटपुटिंग वाट - नेत्र शल्य चिकित्सा सर्जरी (जैसे कि मोतियाबिंद उपचार), त्वचा संबंधी उपचार (जैसे कि रंजकता हटाने, बाल हटाने) - के लिए उपयोग किए जाने वाले स्तर के लेजर हैं।
4। अंतरिक्ष ऑप्टिकल संचार, जहां EYDFA उपग्रह में ग्राउंड स्टेशन पावर एम्पलीफायर के रूप में कार्य करता है - से - ग्राउंड लेजर संचार, उच्च - पावर सिग्नल को एटमॉस्फेरिक लॉस को दूर करने के लिए, जैसे कि लेज़र डेटा ट्रांसमिशन से लेजर डेटा ट्रांसमिशन।
5। वैज्ञानिक अनुसंधान के क्षेत्र में, लेजर स्पेक्ट्रल विश्लेषण के लिए उपयोग किया जाता है, LIDAR (जैसे वायुमंडलीय प्रदूषक निगरानी), और जड़त्वीय कारावास संलयन (ICF) के लिए लेजर ड्राइविंग स्रोत के रूप में।
| ईडीएफए | Eydfa | |
|---|---|---|
| डोपिंग तत्व | एर्बियम आयन (एर ⁺) | एर्बियम आयन (er⁺⁺) ytterbium आयन (yb ()) |
| बंदरगाह संरचना | 1 में 1-2 पंप 1 निगरानी | 1 में 1 2-4 पंप 1-2 मॉनिटर कूलिंग पोर्ट्स |
| पंपिंग तरंग दैर्ध्य / दक्षता | 980NM/1480NM, कम दक्षता | 808nm/915nm, उच्च दक्षता (EDFA का 5-10 गुना) |
| बिजली उत्पादन | 0.1-100MW | 1W-1KW |
| शोर आकृति (एनएफ) | 3-5DB (कमजोर सिग्नल प्रवर्धन के लिए उपयुक्त) | 5 - 8DB (प्री-एम्पलीफायर कम शोर के लिए उपयुक्त नहीं) |
| मुख्य लाभ | कम शोर, विस्तृत बैंडविड्थ, संचार के लिए उपयुक्त | उच्च शक्ति, उच्च दक्षता, उच्च स्थिरता |
| अनुप्रयोग परिदृश्य | लंबी - दूरी संचार रिले, रिसीवर फ्रंट - अंत प्रवर्धन, CATV | औद्योगिक लेजर, उच्च शक्ति संचार, चिकित्सा लेजर, वैज्ञानिक अनुसंधान |
